Hallo, Ziel ist es, D2 zum Leuchten zu bringen: Ich habe eine Konstantstromquelle mit einem Transistor und einer LED realisiert. An D2 fließt ein max Strom von 20mA, wenn ich die Base von Q2 mit V1 verbinde. Wenn ich mein Netzteil weiter aufdrehe, sehe ich wie irgendwann D1 aufleuchtet. Dies sollte mir signalisieren, dass Q1 über D1 jetzt geregelt wird. Nun möchte ich aber die LED (deshalb ist Q2 auch eingezeichnet), mit meinem Raspberry Pi Model B mit GPIO Pin 7 (nach BMC) also Pin Nummer 26 am Board schalten. Lege ich den Pin auf HIGH, liegen 3.3V an. Low 0V. Nun habe ich GRND vom RPi auch an Masse gelegt und siehe da. es funktioniert nicht. Die LED leuchtet zwar, aber die Konstantstromquelle spielt hier keine Rolle mehr. Die LED bezieht, nach Messungen, ihren Strom über den GPIO Pin. Mein Ziel ist es, mit diesem Pin einfach nur den Strom von der Konstantstromquelle (also alles vor Q2) per Q2 von Collector nach Emitter fließen zu lassen. Der Pin soll lediglich am Base schalten. Mehr nicht. Wie erreiche ich dies?
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Indem Du Q2 durch eine Drahtbrücke ersetzt, R1 und die LED entfernst, die Basis von Q1 direkt aus Deinem Port steuerst und den Emitterwiderstand anpasst für 3,3V Basisspannung im Ein-Zustand.
Wäre das dann nicht die Version einer schaltbaren LED mit dem PI. Ohne konstantstromquelle? Ich wollte explizit diese Version nehmen, um zu sehen, wie ich mit einem externen Netzteil eine LED betreibe (konstantstromquelle) und dennoch mit dem PI schalten kann.
Das ist ein Voltcraft PS-1152A, welches ich bis 15V einstellen kann. Mein Ziel ist es die Konstantstromquelle beizubehalten, um den Laststrom auf 20mA zu regulieren. Was ja auch funktioniert. Nur den Pi möchte ich nun als Schalter für Q2 benutzen.
Hasan . schrieb: > Mein Ziel ist es die Konstantstromquelle beizubehalten, > um den Laststrom auf 20mA zu regulieren. Was ja auch > funktioniert. Nur den Pi möchte ich nun als Schalter > für Q2 benutzen. Ich denke, das geht. Du entfernst zunächst Q2 aus der Schaltung, d.h. Du verbindest die Anode von D2 direkt mit Plus. Den jetzt freigewordenen Q2 verschaltest Du wie folgt: Den Kollektor an die Basis von Q1, den Emitter auf Masse (Ground, GND), und vor die Basis von Q2 kommt ein Vorwiderstand von 10 kOhm. Das noch freie Ende des 10-kOhm-Widerstandes ist der Eingang. Nachteil: Schaltung invertiert, d.h. "High" vom Pi bedeutet "LED aus", "Low" ist "LED an".
Oh ja. diese Version hatte ich bereits getestet. War mir aber nicht sicher, ob das so richtig ist. Das invertierte Schalten hatte mich verunsichert. Aber das sollte also die Lösung sein? Kannst du mir noch erklären, warum das invertiert ist?
Possetitjel schrieb: > Nachteil: Schaltung invertiert, d.h. "High" vom Pi > bedeutet "LED aus", "Low" ist "LED an". Nachtrag - ich sehe gerade, es müsste auch nichtinvertiert gehen: Du entfernst zunächst Q2 wie oben beschrieben aus der Schaltung. Jetzt trennst Du aber die Verbindung zwischen R2 und Masse auf und fügst Q2 dort ein - Kollektor an R2, Emitter an Masse und in die Basis wie gehabt ein 10k. Ach so: R1 sollte besser 4.7 KILOOHM sein, nicht 4.7 Ohm.
R1 ist bereits 4,7k Ohm. War ein Typo im Bild. Jetzt funktioniert's. Super. Vielen Dank!
Könntest du mir noch bitte erklären, warum wir hier 10k Ohm nehmen? Um den Strom auf 1,5A maximal zu begrenzen? Bei diesem Netzteil, das ich habe? EDIT: das heißt, ich müsste einen anderen Wert (Widerstand) nehmen, um den Pi zu schützen. Da müsste ich mal nachschauen, wieviel der verkraftet. EDIT2: 16mA. Ich komme laut Berechnung auf 206,25 Ohm. 220Ohm sollten hier gehen.
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Ne moment. 15V/1.5A wären ja 10 Ohm. Also ich verstehe nicht, wofür diese 10k Ohm sind.
Hasan . schrieb: > Könntest du mir noch bitte erklären, warum wir > hier 10k Ohm nehmen? Der Wert war nur grob geschätzt. > Um den Strom auf 1,5A maximal zu begrenzen? Bei diesem > Netzteil, das ich habe? Nein. Um den Basisstrom von Q2 zu begrenzen. > EDIT: das heißt, ich müsste einen anderen Wert (Widerstand) > nehmen, um den Pi zu schützen. Da der RPi 3.3 V liefert, kannst Du auf 4.7 kOhm heruntergehen. Weniger ist Übertreibung. Man muss die Bauteile nicht so braten. > Da müsste ich mal nachschauen, wieviel der verkraftet. Nein. Es geht nicht darum, wieviel der RPi liefern kann, sondern wieviel Strom die Basis von Q2 benötigt . Siehe: http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand > EDIT2: 16mA. Ich komme laut Berechnung auf 2062,5Ohm. > 2,2kOhm sollten hier gehen. Die 16 mA spielen hier keine Rolle.
Hasan . schrieb: > Also ich verstehe nicht, wofür diese 10k Ohm sind. Das ist der Basiswiderstand. Bitte lies http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand oder suche hier im Forum nach "Basiswiderstand" oder "Basisvorwiderstand". Die Frage kommt hier zweimal täglich; bitte versuche erstmal, Dich durch Lesen schlau zu machen. Wenn Du dann wirklich noch konkrete Verständnisprobleme hast, kannst Du gern nochmal hier nachfragen.
Ok verstehe. Die selbe Rechnung also, wie ich sie gemacht habe (die obige Seite hatte ich dazu gelesen zu dem Zeitpunkt) für Q1. Ich wollte einen Laststrom von max. 20mA. Bin von 5V Vcc ausgegangen und habe gerechnet (bei dem vorliegenden Transistor BD13910): 5V - 0.7V (fällt auf BE-Strecke ab) = 4,3V 20mA / 10 (Hfe bei Sättigung) = 2mA 4,3V / 0,002A = 2150 Ohm. Ich nehme 2k Ohm. Das gleiche Spielchen für Q2: 3,3V - 0.7V = 2,6V 2,6V / 0,002A = 1300 Ohm. Ich nehme 1k Ohm. Possetitjel schrieb: > Nein. > Es geht nicht darum, wieviel der RPi liefern kann, sondern > wieviel Strom die Basis von Q2 benötigt . Naja, ich denke, du beziehst dich in diesem Zusammenhang auf die Erklärung. Aber dennoch kommt ja der Basisstrom irgendwo her. Und theoretisch könnte er beliebig hoch sein, von daher gilt schon irgendwo die Frage, wieviel der Pi "liefern" kann. Jedoch hier nicht von Bedeutung. Ich denke, ich habe es soweit verstanden.
Hasan . schrieb: > Die selbe Rechnung also, wie ich sie gemacht habe (die > obige Seite hatte ich dazu gelesen zu dem Zeitpunkt) Okay... um so besser. Das konnte ich ja nicht wissen. Wollte Dich nicht anmotzen. > [...] > Das gleiche Spielchen für Q2: > > 3,3V - 0.7V = 2,6V > > 2,6V / 0,002A = 1300 Ohm. Ich nehme 1k Ohm. Ja. Rechnerisch richtig. Eine sachliche Anmerkung: Bei so geringen Lastströmen wie 20 mA muss man keinen BD139 verwenden. Der kann fast das Hundertfache schalten und hat eine entsprechend geringe Stromverstärkung. Bei 20 mA tut es auch ein BC547. Der hat dann auch eine wesentlich höhere Stromverstärkung und kommt mit deutlich weniger Basisstrom aus. Das nur nebenbei. > Possetitjel schrieb: >> Nein. >> Es geht nicht darum, wieviel der RPi liefern kann, >> sondern wieviel Strom die Basis von Q2 benötigt . > > Naja, ich denke, du beziehst dich in diesem Zusammenhang > auf die Erklärung. Aber dennoch kommt ja der Basisstrom > irgendwo her. Und theoretisch könnte er beliebig hoch sein, > von daher gilt schon irgendwo die Frage, wieviel der Pi > "liefern" kann. Ja - so herum stimmt das: Wenn der RPi 16 mA liefern kann, ist der minimal erlaubte Lastwiderstand 3.3V / 0.016A = 206 Ohm. Wenn ein dicker NPN-Transistor angesteuert werden soll, wären es sogar nur (3.3V-0.7V)/0.016A = 162 Ohm.
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Ich habe mal mit LTspice ein paar über einen GPIO-Pin schaltbare 20mA- Konstantstromquellen simuliert. Die 6 Varianten unterscheiden sich in der Abhängigkeit des Ausgangsstrom von der Versorgungsspannung (0 bis 12 V), der Spannungsabfall, an dem die Regelung einsetzt, und dem Materialaufwand. Die Spannungsquelle V2 stellt den GPIO-Ausgang dar und liefert ein 3,3V-Signal (GPIO). Die Spannungsquelle B1 liefert das dazu invertierte Signal (/GPIO = 0V), das für die Ansteuerung der Schaltungen 1 und 2 benötigt wird. Der Spannungsabfall an der Last-LED beträgt in eingeregeltem Zustand (also bei 20mA) 3,65 V. Der Spannungsabfall an der KSQ ist dann die Versorgungsspannung abzüglich dieser 3,65 V. Die Parameter der als Referenz verwendeten rote LED entsprechen in etwa der Multicomp HLMP3300, einer billigen 08/15-LED im 3mm-Gehäuse. Auf der x-Achse der beiden Diagramme ist jeweils die von 0 bis 12V variierende Versorgungsspannung aufgetragen, auf der y-Achse der geregelte Laststrom. Das untere der beiden Diagramme ist eine Ausschnittsvergrößerung des oberen. Schaltung 3 aus dem Beitrag von Mark Space nimmt man, wenn es einfach und billig sein soll und die Versorgungsspannung ausreichend hoch ist, um den minimalen Spannungsabfall an der KSQ (ca. 2,6 V) zu überwinden. Schaltung 6 hingegen hat das beste Regelverhalten und (zusammen mit Schaltung 5) den niedrigsten minimalen Spannungsabfall (0,8 V) bei mittelmäßigem Materialaufwand.
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Danke Yalu für die verschiedenen Darstellungen. Anbei mein finaler Schaltplan. Ich habe den Vorschlag von Possetitjel übernommen. Funktioniert wie ich es wollte. Über PIN 26 (also dem GPIO7) wird die LED PWM gesteuert ein- und ausgeschaltet. Danke für eure Hilfe.
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aaarg, jetzt sehe ich es. danke Michael. werde ich direkt ändern. EDIT: soo.
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Was mir aufgefallen ist: Die LEDs leuchten auf, sobald die Stromstärke von 20mA erreicht wurden und bei weiterhin steigender Spannung, steigt der Strom auf 25mA. Das ganze teste ich in einem Bereich von 1.25V - 15V. Kann ich nicht davon ausgehen, dass der Strom bei exakt 20mA bleibt, egal wie weit ich in meinem Bereich aufdrehe?
Na ja, 2k vor D2 sagen der Strom steigt von 1.5mA (bei 5V) auf 6.4mA (bei 15V), da ändert sich schon der Spannungsabfall an D2, und damit die Vorgabe für Q1 wie er den Strom zu regeln hat. Wenn man statt der missbrauchten LED eine ordentliche Referenzspannung wie LM385.2.5 einbaut, oder TL431, dann ist das konstanter.
Wie könnte ich das selbst noch genauer machen? Also ohne Bauteile. Oder ist so etwas schwierig zu gestalten? (Rein interessehalber). Mir genügt diese Stromsenke bereits. Ich rechner übrigens mit 1,7V Durchlassspannung. Also 1.65mA und 6.65mA (bei 15V).
> Wie könnte ich das selbst noch genauer machen?
Indem du Variante 6 von Yalu nimmst?!
Jetzt verstehe ich, was mit "höhere Regelverstärkung" gemeint ist. Habe es ausprobiert und es klappt super.
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