Hallo, eigentlich handelt es sich um ein sehr grundsätzliches Thema, aber ich hoffe, dass ihr mir helfen könnt/wollt. Ich möchte mit einem Raspberry Pi über einen GPIO-Pin einen npn-Transistor schalten, welcher dann eine 5V Spannungsversorgung für eine LED schaltet. Leider scheine ich ein paar grundsätzliche Verständnisprobleme zu haben, was die Funktionsweise eines npn-Transistors anbelangt. Wenn es um das physikalische Prinzip eines solchen Transistors geht, wird gesagt, dass ein Elektronenfluss vom Emitter zur Basis einen größeren Elektronenfluss vom Emitter zum Collector steuert. Nach diesem Prinzip müsste ich den 5V-Pin an den Emitter und den GND-Pin an den Collector anschließen. Um den Transistor dann zu sperren, müsste nach meinem Verständnis dann jedoch ebenfalls ein 5V-Potential am Basis-Anschluss anliegen. Nur würde in diesem Zustand nicht ein Strom von der Basis zu Collector fließen? Auch würde die Steuerung über einen GPIO-Pin (max 3,3V) dann nicht funktionieren. Wenn ich mir nun Lösungen im Internet anschaue, ist die Beschaltung meines Erachtens jedoch völlig entgegengesetzt zur physikalischen Erklärung. Am Collector ist der 5V-Pin angeschlossen und am Emitter der GND-Pin. Im gesperrten Zustand liegen an der Basis über den GPIO-Pin 0V an, im durchgeschaltet Zustand 3,3V. Ich hoffe ich konnte euch auch nur annähernd meine Verwirrung vermitteln. Bitte kreuzigt mich nicht, wenn ich Vieles falsch erklärt oder verstanden habe. Ich beschäftige mich erst seit kurzem mit der Materie.
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Tim H. schrieb: > Nach diesem Prinzip müsste ich den 5V-Pin an den Emitter und den > GND-Pin an den Collector anschließen. Zu dumm nur, dass die Elektronen aus GND raus kommen und nicht aus +5V.
Tim H. schrieb: > Elektronenfluss Möchtest du Teilchenphysik o.ä. betreiben? Dann nutze/denke die physikalische Stromrichtung, bzw. diese Sicht darauf. Möchtest du technische Probleme bewältigen, dann nutze/denke die Technische Stromrichtung, bzw. diese Sicht darauf. https://de.wikipedia.org/wiki/Transistorgrundschaltungen
Tim H. schrieb: > Am Collector ist der 5V-Pin angeschlossen und am Emitter der GND-Pin. Und wenn die Basis durchgesteuert wird, tritt magischer Rauch aus dem Transistor aus (oder aus dem Netzteil oder was die schwächste Stelle ist). Denn mit dem Ansteuern der Basis verbindet der Transistor +5V mit GND (laut deiner Beschreibung).
Hallo, dein Verständnisproblem ist nur ein Begriffsproblem. Die physikalische Erklärung verwendet die physikalische Stromrichtung (von Minus zu Plus). In der Schaltungstechnik wird aber die technische Stromrichtung (von Plus zu Minus) verwendet. Konkret wird daraus Kollektor 5V, Emitter GND und an die Basis die 3,3V oder 0V vom Ausgangspin. Gruß Kai PS: Die Frage ist anständig formuliert und zeigt, dass du dich damit beschäftigt hast. Dafür wurden die Leute im Mittelalter gekreuzigt, heute aber nicht mehr. Einzig Trolle zieht es etwas an, die kann man aber ruhig ignorieren.
Tim H. schrieb: > Am Collector ist der 5V-Pin angeschlossen und am Emitter der GND-Pin. Im > gesperrten Zustand liegen an der Basis über den GPIO-Pin 0V an, im > durchgeschaltet Zustand 3,3V. Vergiß auch Widerstand für Basis nicht. So etwa, daß Basis ~ 1/20 von Collectorstrom bekommt.
Kai S. schrieb: > Konkret wird daraus Kollektor 5V, Emitter GND und an die Basis die 3,3V > oder 0V vom Ausgangspin. Das wird die BE-Diode gar nicht mögen. Wesentlich mehr als 0.7V sind da nicht wirklich gut.
Ich glaube Tim sucht nur das Gespräch hier im Forum. Die Zeit, die er zur Formulierung und Niederschrift seiner Frage benötigt hat, hätte ausgereicht um mit ein paar Clicks die Antwort selbst zu finden. Sonst noch Fragen Tim?
Tim H. schrieb: > Ich möchte mit einem Raspberry Pi über einen GPIO-Pin einen > npn-Transistor schalten, welcher dann eine 5V Spannungsversorgung für > eine LED schaltet. Tja, es gibt 2 prinzipielle Schaltungen. Plus schalten kann nur der Emitterfolger
1 | +5V |
2 | | |
3 | uC --|< NPN |
4 | |E LED |
5 | +--R--|>|--+ |
6 | | |
7 | GND |
Vorteil: Hohe Stromverstärkung, macht aus 20mA des uC Pin glatt 2A (bei ausreichendem Transistor wie BD237). Nachteil: Führt zu hohem Spannungbedarf von 1V unter der Spanung die der uC liefert, bleiben also nur 2.3V für LED und Vorwiderstand. Die restlichen (5V-3.3V)-1V = 2.7V bleiben im Transistor. Die üblichere Schaltung ist die Emitterschaltung, die schaltet aber Masse (GND):
1 | +--R--|<|-- +5V |
2 | | LED |
3 | uC --130R--|< NPN |
4 | |E |
5 | GND |
Trotzdem geht die LED natürlich aus, wenn der Transistor ausschaltet. Stromvertsärkung eher gering (20, die 20mA des uC reichen also für 400mA bei geeignetem Transistor wie BC337), dafür kann er mehr als 3.3V schalten und von der 5V Spannung bleibt auch fast alles für die LED und ihren Vorwiderstand übrig. Das sind die Grundlagen. Man kann sich in der Elektronik nicht was wünschen sondern muss sich der Physik unterwerfen. Wir sind hier ja nicht bei MineCraft. Tim H. schrieb: > Am Collector ist der 5V-Pin angeschlossen und am Emitter der GND-Pin. Never, dann würde der einschaltende Transistor ja 5V kurzschliessen. Irgendwo muss die LED schon hin.
Michael B. schrieb: > Tim H. schrieb: >> Am Collector ist der 5V-Pin angeschlossen und am Emitter der GND-Pin. > > Never, dann würde der einschaltende Transistor ja 5V kurzschliessen. > Irgendwo muss die LED schon hin. Genau das gleiche sagte ich auch schon paarmal. Null Reaktion darauf...
Vielleicht war Tim schon so geschockt darüber, daß "technisch" betrachtet alles anders ist, daß der 2. Schock mit dem Kurzschluß einfach zu viel war?
Tim H. schrieb: > Ich möchte mit einem Raspberry Pi über einen GPIO-Pin einen > npn-Transistor schalten, welcher dann eine 5V Spannungsversorgung für > eine LED schaltet. Vermutlich, weil du es nicht besser weisst. Ich würde dir zu einem N-Kanal Logik-Level-MOSFET anstelle des npn-Transistors raten. Weil die MOSFETs praktisch keinen Steuerstrom brauchen, kann der Raspi damit sogar ein paar Ampere schalten. "Logik-Level-"Typen deswegen, weil die mit den 3V Steuerspannung vom Raspi auskommen. "Normale" MOSFETs ohne diese Qualifikation werden eher mit 5V bis 10V angesteuert und leiten mit 3,3V evtl noch nicht. Ggfs. schaut man ins Datenblatt: Dort sollte ein Wert für R_DS(on) bei einer geringeren U_GS angegeben sein (z.B. 2,5V) als sie ein GPIO liefern kann. Z.B. https://www.conrad.de/de/mosfet-infineon-technologies-irlml6346trpbf-1-n-kanal-13-w-sot-23-161193.html Hier: typisch 59mOhm bei 2,5V Steuerspannung.
Strom fliesst immer von oben nach unten! Auch in einem Bipolartransistor!
Tim H. schrieb: > Ich möchte mit einem Raspberry Pi über einen GPIO-Pin einen > npn-Transistor schalten, welcher dann eine 5V Spannungsversorgung für > eine LED schaltet. Wenn du unbedingt die 5V schalten willst (High-Side), dann braucht man zwei Transistoren, einen pnp und einen npn. Wird so manchmal benötigt, für eine LED aber meist nicht: Man kann die Last auch fest an der Versorgungsspannung hängen und nur der GND-Anschluss wird geschaltet. Das geht dann mit nur einem npn Transistor. Siehe hier: https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F Das Beispiel dort ist für einen 5V-Prozessorausgang und einen 12V-Verbraucher angegeben, das Prinzip gilt natürlich auch für einen 3.3V-Ausgang und einen 5V-Verbraucher. Die Transistoren können auch MOSFETs sein unter Berücksichtigung der schon genannten notwendigen Eigenschaften (Logic Level) für die kleineren Spannungen.
P.Loetmichel schrieb: > Strom fliesst immer von oben nach unten! > > Auch in einem Bipolartransistor! Aber nur, wenn der Schaltplan nicht chaotisch gezeichnet ist und die technische Stromrichtung gemeint ist. Im Schaltsymbol eines Transistors ist extra ein Pfeil enthalten, der diese Richtung zeigt. Dem Elektronenstrom mit seinen negativen Ladungsträgern wird man nicht abgewöhnen können, sich vom positiveren Potential angezogen zu fühlen.
Wolfgang schrieb: > P.Loetmichel schrieb: >> Strom fliesst immer von oben nach unten! >> >> Auch in einem Bipolartransistor! > > Aber nur, wenn der Schaltplan nicht chaotisch gezeichnet ist und die > technische Stromrichtung gemeint ist. Im Schaltsymbol eines Transistors > ist extra ein Pfeil enthalten, der diese Richtung zeigt. Selbst wenn nicht chaotisch gezeichnet wird: Man hat früher (zu Zeiten der Germaniumtransitoren) Schaltungen in PNP ausgeführt und dann wurde GND mit dem positiven Spannungsanschluss auch unten gezeichnet. Und schon stimmt die Aussage >> Strom fliesst immer von oben nach unten! nicht mehr.
Kai S. schrieb: > PS: Die Frage ist anständig formuliert und zeigt, dass du dich damit > beschäftigt hast. Dafür wurden die Leute im Mittelalter gekreuzigt, > heute aber nicht mehr. Einzig Trolle zieht es etwas an, die kann man > aber ruhig ignorieren. Da reiche ich dir völlig Meinungskonform das Händchen.
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