RGB LED mit NPN Transistoren ansteuern.

[Skulm4n (Gast)]

Guten Tag alle zusammen,

Ich habe folgendes Problem. Ich möchte mit einem Raspberry Pi eine RGB 
LED ansteuern und das mit einem Strom von 20mA. Jedoch stellt der Pi 
meines Wissens keine 20mA pro Pin zur Verfügung. Deshalb würde ich gerne 
die LED mit 3 Transistoren (Schalter) ansteuern (Also pro Farbe der RGB 
ein Transistor) und das ganze mit einer 5V Spannungsversorgung 
betreiben. Ich habe zuhause noch ein paar NPN Transistoren (BC547B) 
rumliegen. Die RGB LED hat eine gemeinsame Kathode.
Meine Frage ist nun ob und wie ich das mit den Bauteilen realisieren 
kann?

Mfg
Julian

[Schaltplanleser (Gast)]

Skulm4n schrieb:
> Meine Frage ist nun ob

Die Antwort lautet ja.

Skulm4n schrieb:
> und wie ich das mit den Bauteilen realisieren kann?

Indem du eine Suchfunktion deiner Wahl aktivierst, benutzt
und dich an einem der vielen gefundenen Vorbilder orientierst.

[Sascha_ (Gast)]

Ungefähr so. Hab mir 2V Flussspannung gerechnet, das stimmt natürlich 
nicht für alle LED.
Weiterhin sind die LED bei gleichem Strom unterschiedlich hell. Wenn du 
"weiss" abmischen willst, musst du rot etwas weniger und blau etwas mehr 
Strom geben.

[Sascha_ (Gast)]

Und traurig dass man das sagen muss, aber bevor son Schlaumeier ankommt: 
Stellt euch die LEDs im Schaltbild richtig herum gepolt vor.

[Schaltplanleser (Gast)]

Sascha_ schrieb:
> Ungefähr so.

Ja, aber nur ungefähr.

LEDs in Sperrichtung zu betreiben wird nicht hell genug sein.

[Sascha_ (Gast)]

Da sagt mans noch. Das stellt ganz neue Rekorde auf.

[Michael B. (laberkopp)]

Sascha_ schrieb:
> Ungefähr so.

Sicher nicht.

Sascha_ schrieb:
> Stellt euch die LEDs im Schaltbild richtig herum gepolt vor.

Wenn das mal der einzige Fehler wäre....

Ein rPi liefert keine 5V sondern bei high nur 3.3V an den Ausgängen, 
nach dem Emitterfolgertransistor bleiben davon 2.6V übrig, und das sind 
zumindest für die blaue LED, die erst bei 3 bis 3.6V ihre 20mA zieht, zu 
wenig, vermutlich für die grüne auch.

Daher ist die Schaltung in der Form unbrauchbar.

Über den Versuch der Strombegrenzung im Kollektorzewig eines 
Emitterfolgers redeen wir besser erst gar nicht.

Wenn man nur NPN hat und eine LED mit gemeinsamer Kathode, braucht man 
um mit high die LED einzuschalten schon 3 Transistoren:

          +5V      +5V      +5V
           |        |        |
          1k       1k        |
           |        |        |
           |        +-------|< BC547
           |        |        |E
           +-------|< BC547  |
           |        |E       |
rPi --1k--|< BC547  |        +--56R--|>|--+
           |E       |                LED  |
          GND      GND                   GND

Schaltplanleser schrieb:
> Indem du eine Suchfunktion deiner Wahl aktivierst, benutzt
> und dich an einem der vielen gefundenen Vorbilder orientierst.

Sprich: Du kannst es auch nicht. Aber Hauptsache was geschrieben. Armer 
Wicht.

[Sascha_ (Gast)]

Die 3,3V wusste ich nicht. Hab mit 5 gerechnet. Wäre natürlich auch 
schön gewesen, wenn das im Eingangspost gestanden hätte, für die Leute 
die noch keinen Rpi in der Hand hatten.

Was meinst du mit der Strombegrenzung? Laut dem ohmschen Gesetz 
funktioniert die. Eine Stromgegenkopplung würde am Emitter stattfinden. 
Aber die war ja gar nicht gewollt.

Deine Schaltung lässt sich noch optimieren indem man einfach eine Stufe 
weglässt und die Software im rpi invertiert. Dann käme man auf 2 NPN pro 
LED. Und dann berechnet man die vielleicht noch auf ordentliche 
Übersteuerungswerte falls PWM gewünscht ist.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Michael B. schrieb:
> Wenn man nur NPN hat und eine LED mit gemeinsamer Kathode, braucht man
> um mit high die LED einzuschalten schon 3 Transistoren:

Deutlich sinnvoller wäre die Verwendung einen pnp-Transistors als
Schalter. Dann fällt weniger (Sättigungs)Spannung am Schalter ab
und der Strom durch die LED schwankt weniger stark mit Betriebs-
spannung und Temperatur. Und man spart einen Transistor je LED.

[Skulm4n (Gast)]

Ok ich bedanke mich schonmal für die zahlreichen Antworten. Werde mich 
heute Abend nochmal damit beschäftigen.
Wenn ich dann noch Fragen habe melde ich mich nochmal.
Aber vielen Dank ersmal.

Mfg
Julian

[Jörg R. (solar77)]

Axel S. schrieb:
> Deutlich sinnvoller wäre die Verwendung einen pnp-Transistors...

...oder die Verwendung einer Led mit gemeinsamer Anode. Dann reicht ein 
Transistor je Led.

[Hp M. (nachtmix)]

Du könntest auch TTL-kompatible ICs verwenden, wie etwa den 74HCT04 (Das 
T ist in deinem Fall wichtig).

Für Schaltungen mit ICs aus der 74HCT-Serie findest du die 
Ausgngskennlinie hier 
http://www.nxp.com/documents/user_manual/HCT_USER_GUIDE.pdf auf Seite 34 
rechts 2. Reihe (-20mA I_OH bei V_O= 3,5V; Vcc=4.5V).

Da bei diesen ICs nicht mehr als 25mA pro Ausgang zulässig sind, wirst 
du trotzdem noch einen Vorwiderstand für die LED brauchen.
Alternativ kannst du die 5V-Spannung für das IC etwas absenken. Der 
maximale Ausgangsstrom der Treiber sinkt dadurch stark ab.


Vielleicht findets du auch noch eine Standard-TTL SN7404 oder 74LS04 in 
deiner Bastelkiste.
All diese Logikschaltungen kann der RPi problemlos ansteuern, und sie 
können mit 5V Betriebsspannung evtl sogar schon ohne zusätzliche 
Widerstände Ausgangsströme liefern, die in einem für den Betrieb von 
LEDs vernünftigen Rahmen liegen.
Die Ausgangskennlinien für diese bipolaren Schaltkreise sollten bei 
Texas Instruments zu finden sein.

[Mathis Kirstein (Gast)]

Moin ich weiß nicht, ob mir hier noch jemand antwortet bzw. auf meinen 
Vorschlag reagiert aber müsste es nicht auch so wie in dem Anhang gehen 
(außer, dass jede LED jeweils einen Widerstand bräuchte/ haben sollte 
und nicht alle zusammen einen)? Kenne mich jetzt nicht so gut aus mit 
Elektrotechnik bevor man hier gleich "geflamt" wird.

Gruß
Mathis

[Dieter F. (Gast)]

Mathis Kirstein schrieb:
> außer, dass jede LED jeweils einen Widerstand bräuchte/

Zeichnest Du die LED auch noch ein? Die Basis der Transistoren wird wohl 
vom Nirwana versorgt - hast Du gute Beziehungen dahin? In Summe nähert 
sich das Ganze irgendwie der Troll-Grenze :-)

[Jörg R. (solar77)]

Mathis Kirstein schrieb:
> Moin ich weiß nicht, ob mir hier noch jemand antwortet bzw. auf
> meinen
> Vorschlag reagiert aber müsste es nicht auch so wie in dem Anhang gehen
> (außer, dass jede LED jeweils einen Widerstand bräuchte/ haben sollte
> und nicht alle zusammen einen)? Kenne mich jetzt nicht so gut aus mit
> Elektrotechnik bevor man hier gleich "geflamt" wird.

Der TO hat eine RGB-Led mit gemeinsamer Kathode. Deine halbfertige 
Schaltung passt schon deshalb nicht. Passende Vorschläge hatte er auch 
schon bekommen.

[Joachim B. (jar)]

Skulm4n schrieb:
> Die RGB LED hat eine gemeinsame Kathode.
Sascha_ schrieb:
> Die 3,3V wusste ich nicht. Hab mit 5 gerechnet

3.3V Kollektorschaltung und obige Bedingung alles falsch

Axel S. schrieb:
> Deutlich sinnvoller wäre die Verwendung einen pnp-Transistors als
> Schalter.

an 5V mit 3,3V Ansteuerung auch nicht sinnvoll

Jörg R. schrieb:
> Passende Vorschläge hatte er auch
> schon bekommen.

wo denn bis jetzt las ich nur unpassende und das Jahre später aufwärmen?

[Jörg R. (solar77)]

Joachim B. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Passende Vorschläge hatte er auch
>> schon bekommen.
>
> wo denn bis jetzt las ich nur unpassende und das Jahre später aufwärmen?

Vorschläge, nicht Lösungen?

Wobei das hier schon eine Lösung ist:
Beitrag "Re: RGB LED mit NPN Transistoren ansteuern."

Und, eine Lösung hast Du auch nicht präsentiert?


Joachim B. schrieb:
> ...und das Jahre später aufwärmen?

Na, dazu hast Du ja nun auch einen Beitrag geleistet.

[Jens G. (jensig)]

Auch wenn schon recht alt, noch eine Variante, explizit für die 
genannten Voraussetzungen (also nur RGB mit gemeinsamer Katode, und nur 
npn-Transistoren):
Jede Einzeldiode mit jeweils einem Rv gegen Plus, so daß die 
dauerleuchten würden.
Und mit den npn's dann die LED's µC-gesteuert kurzschließen.
Ist zwar ein Dauerstromfresser, Rätsel ist aber gelöst ;-)

[Joachim B. (jar)]

Jörg R. schrieb:
> Wobei das hier schon eine Lösung ist:
> Beitrag "Re: RGB LED mit NPN Transistoren ansteuern."

ist doch keine Lösung, jedenfalls nicht mit 3 Transistoren, für RGB also 
3*3 oder wie siehst du das?

Jörg R. schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> ...und das Jahre später aufwärmen?
>
> Na, dazu hast Du ja nun auch einen Beitrag geleistet.

ja weil alle schreiben und keiner das Datum beachtet und dann stimmen 
die Vorschläge nicht mal. Es juckte da einfach in den Fingern das mal zu 
zeigen.

Wenn schon Lösung dann hi side Gegenstück vom ULN2803 den UDN
Beitrag "Re: ULN 28.. gegenstück"

[Jörg R. (solar77)]

Joachim B. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Wobei das hier schon eine Lösung ist:
>> Beitrag "Re: RGB LED mit NPN Transistoren ansteuern."
>
> ist doch keine Lösung, jedenfalls nicht mit 3 Transistoren, für RGB also
> 3*3 oder wie siehst du das?

Na ja, der Aufwand ist erstmal Nebensache.

Ich hätte einfach eine andere Led genommen.


> Jörg R. schrieb:
>> Joachim B. schrieb:
>>> ...und das Jahre später aufwärmen?
>>
>> Na, dazu hast Du ja nun auch einen Beitrag geleistet.
>
> ja weil alle schreiben und keiner das Datum beachtet und dann stimmen
> die Vorschläge nicht mal. Es juckte da einfach in den Fingern das mal zu
> zeigen.

Der Post ist doch noch keine 1,5 Jahre alt. Da sind mir vor kuzem 
deutlich ältere untergekommen.

Was die Frage aufwirf warum alte Posts nicht gesperrt werden? Wenn der 
Post interessant ist kann man ja darauf verweisen - in einem neuen Post.

[Mathis Kirstein (Gast)]

Moin mal wieder.
Also ich habe mich nochmal rangesetzt und das Schaltbild mit einem 
Programm erstellt statt eine kurze Skizze per Hand zu zeichnen. Außerdem 
habe ich es mit Yenka simuliert und es hat meiner Ansicht nach 
funktioniert.

Mal kurz als Antwort auf die Kritik:
Ich sehe ja ein, dass die Skizze vllt. ein wenig spartanisch war, aber 
es ging mir zunächst nur darum, ob es funktionieren könnte, um dann 
weiter auf der Idee aufzubauen. Anstatt dafür einen neuen Thread 
aufzumachen, wodurch derjenige, der die Frage zu Beginn gestellt hatte, 
unter Umständen von dem neuen Lösungsansatz nichts mehr mitbekommt, habe 
ich diesen Ansatz hier reingestellt. Außerdem war es nur eine Skizze und 
ich hatte gehofft, dass man hier dann das tut, was der Mensch am besten 
kann und das Muster vervollständigt, statt rumzumeckern, dass die 
Transistoren ihr Signal aus dem nichts beziehen. Außerdem hatte ich die 
Problematik mit den 3,3V Ausgägen zunächst nur überflogen und deshalb 
noch nicht in meine Überlegungen mit einbezogen. Aber soll hier ja darum 
gehen dieses Problem zu lösen. Also was ist daran jetzt auszusetzen?

MfG Mathis

PS: Wäre übrigens nett wenn man als Erklärung dafür, dass etwas nicht 
funktioniert mehr erhält als nur: "Das funktioniert nicht, weil [hier 
beliebiges Fachwort einsetzen]" und das dann mehr oder weniger 
unkommentiert stehen lässt. Da sich hier auch Laien bewegen, ist das 
alles andere als hilfreich.

[Thomas M. (langhaarrocker)]

Mathis Kirstein schrieb:
> es hat meiner Ansicht nach
> funktioniert.

Klar funzt diese Schaltung. Aber du hast auch drei einzelne LEDs, mit 
komplett unabhängigen Anschlüssen. Hier ging es aber um eine RGB LED mit 
gemeinsamer Kathode. Da hast Du nicht für jede Kathode ein 
Anschlussdrähtchen, sondern nur ein einziges an dem alle drei Kathoden 
hängen. Und das in Verbindung mit NPN Transistoren. Das ist eben 
kniffelig.

Bei gemeinsamer Kathode kann man eigentlich nur mit PNP Transistor 
sinnvoll ansteuern, was aber nicht funzt wenn die Versorgungsspannung 
höher als die Steuerspannung ist.

Um mit NPN Transistoren zu steuern bräuchte es aber eine RGB LED mit 
gemeinsamer Anode.

Wurde alles schon geschrieben. Aber ich wollt's auch noch mal schreiben.

[Mathis Kirstein (Gast)]

Thomas M. schrieb:
> Da hast Du nicht für jede Kathode ein
> Anschlussdrähtchen, sondern nur ein einziges an dem alle drei Kathoden
> hängen.

Dann müsste ich doch aber nur die Widerstände "hinter" die LEDs also 
zwischen LED und Transistor setzen oder sehe ich das jetzt falsch?

[Thomas M. (langhaarrocker)]

Die Widerstände sind ja nicht das Problem. Das RGB LED Ding hat ja drei 
Anoden, "Pluspole" der LEDs.

Aber es geht um eine gemeinsame Kathode, die "Minuspole" der LEDs. Du 
hast da drei Transistoren dran gehängt. Du hast aber nur einen Draht, 
der aus der RGB LED raus kommt, wo Du die drei Transistoren dran hängen 
könntest. Die wären dann parallel. Egal welcher Transistor dann 
schaltet, er würde alle drei LEDs an machen.

[Jörg R. (solar77)]

Mathis Kirstein schrieb:
> Dann müsste ich doch aber nur die Widerstände "hinter" die LEDs also
> zwischen LED und Transistor setzen oder sehe ich das jetzt falsch?

Thomas M. hat es schon geschrieben. Trotzdem habe ich eine RGB-Led mit 
CK in deine Zeichnung eingefügt. Du kannst die Kathoden nicht separat 
ansteuern.

Die Vorwiderstände sind mit 10R sehr klein ausgelegt = 260mA Ib.


Zudem hatten wir das doch schon erläuert:

Beitrag "Re: RGB LED mit NPN Transistoren ansteuern."

Beitrag "Re: RGB LED mit NPN Transistoren ansteuern."

[Mathis Kirstein (Gast)]

Alles klar jetzt weiß ich, wo das Problem liegt: habe Anode und Kathode 
verwechselt. Dann überleg ich mit da nochmal was anderes obwohl man es 
doch Ansich einfach umbauen könnte... also LEDs nach die Transistoren 
schalten.
Habe selber das Problem gehabt, dass ich eine LED mit einer Anode hatte 
und bin deshalb durcheinandergekommen.

Jörg R. schrieb:
> Die Vorwiderstände sind mit 10R sehr klein ausgelegt = 260mA Ib.

Die waren zunächst auch nur einfach so reingeschaltet, damit der 
Transistor nicht gleich durchbrennt in der Simulation.

[Thomas M. (langhaarrocker)]

Mathis Kirstein schrieb:
>  also LEDs nach die Transistoren schalten.

Bedenke dabei: An den LEDs fällt auch eine Vorwärtsspannung ab. Die 
liegt je nach Farbe ratzfatz bei etwa 3V. Wenn man zum Schalten einen 
Basisstrom in einen NPN Transistor quetscht, hat's da auch noch mal rund 
0.7V zwischen Basis und Emitter. Die stapeln sich dann noch auf die 
Spannung der LED drauf. Wenn der IO des Raspi aber nur 3.3V liefern kann 
... mööööp funzt nicht. Die Spannung reicht einfach nicht um den 
Transistor durchzuschalten, wenn die LED zwischen Emitter und Masse 
liegt.

[M.A. S. (mse2)]

Mathis Kirstein schrieb:
> Die waren zunächst auch nur einfach so reingeschaltet, damit der
> Transistor nicht gleich durchbrennt in der Simulation.

:)

Ist genauso wichtig wie Abblockkondensatoren in einer Simulation mit 
idealen Versorgungsquellen und idealen Zuleitungen.  ;)

[Jörg R. (solar77)]

Mathis Kirstein schrieb:
> Dann überleg ich mit da nochmal was anderes obwohl man es
> doch Ansich einfach umbauen könnte...

Einfach wäre die Led zu tauschen;-)


> Jörg R. schrieb:
>> Die Vorwiderstände sind mit 10R sehr klein ausgelegt = 260mA Ib.
>
> Die waren zunächst auch nur einfach so reingeschaltet, damit der
> Transistor nicht gleich durchbrennt in der Simulation.

260mA Ib ist ein vielfaches vom dem was der Transistor als Ic verträgt.
Vermutlich würde der Transistor in einer realen Schaltung auch 
beschädigt werden.

Auch bei einer Simulation sollten realistische Werte eingesetzt werden.