Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Widerstandsberechnung für Schaltung mit LEDs über RPi richtig?


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von Stefan P. (stefanpc81)


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Hallo,
ich habe ein Hobbyprojekt mit LEDs die über die GPIOs eines RPI 3B+ 
geschaltet werden. Ich möchte wissen, ob die in meiner Zeichnung 
eingetragenen Widerstandswerte stimmen und ob ich es so wie gezeichnet 
alles an das USB-Modul GND sowie GPIO GND problemlos anschließen kann?

Zu den Bauteilen:
Transistoren sind alle NPN des Typs BC547B (s.a. Reichelt), LEDs in gelb 
haben 2,0V, 20mA unjd die in rot 1,95V, 20mA. Die Dreiecke stellen die 
LEDs dar. Dioden brauche ich nicht, so wie ich es gelernt habe (da 
Gleichstrom). GPIOs in OUT Konfiguration des RPi sind 3,3V.
Stromquelle ist eine Powerbank mit USB-2.0 A Typ an USB 3.1 C Typ Kabel. 
Diese wird mit dem Modul bei
https://botland.de/kontaktplattenzubehor/19940-modul-mit-usb-typ-c-buchse-stecker-fur-steckbrett-pololu-3411-5904422300708.html
angeschlossen. Spannungs an VBUS also 5V.

Die Widerstanswerte für CC1 und CC2 mit je 5,1k Ohm stammen vom Beitrag
Beitrag "Re: Befestigung USB-Stecker an Platine?"

Selbst gerechnet habe ich:
1. für Rb Gelb:
Ib = 80 mA / 20 = 4 mA
Rb = 3,3V - 0,7V / Ib = 650 Ohm -> 750 Ohm

2. für Rb Rot:
Ib = 1 mA
Rb = 3,3V - 0,7V / Ib = 2,6 k Ohm -> 2,7 k Ohm

3. für Rv Gelb:
Rv = 5V - (2 * 2V) / 20 mA = 50 Ohm -> 56 Ohm (merke gerade: auf der 
Zeichnung steht noch falsch 15 Ohm!)

4. für Rv Rot:
Rv = 5V - (2 * 1,95V) / 20 mA = 55 Ohm -> 62 Ohm

Grüße, Stefan

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stefan P. schrieb:
> Transistoren sind alle NPN des Typs BC547B (
Sieh dir mal im DB an, wie NPN Transistroen gezeichnet werden. Wenn du 
das richtig machst, dann musst du nicht mehr B, C und E hinschreiben.

> Selbst gerechnet habe ich:
1. die 20mA sind keine Naturkonstante. Halbwegs brauchbare LEDs brennen 
dir mit 20mA das Augenlicht weg.
2. du hast die Uce vergessen...

> LEDs in gelb haben 2,0V, 20mA unjd die in rot 1,95V, 20mA.
Das sind typische Werte. Welche Spannungen haben deine LED wirklich?
Was, wenn dieser typische Wert bei deinen LEDs mal nur 1,8V ist?

Mekre: Vorwiderstände sind "Ersatzstromquellen". Und nach der Theorie 
sollte der Innenwiderstand einer konstanten Stromquelle so hochohmig wie 
möglich sein. Rechne die Rv mal durch, wenn jede LED mit 1,95V einen 
eigenen Vorwiderstand bekommt. Und dann rechnest du den Strom mit deisem 
"Einzelvorwiderstand" aus, wenn die LED nur 1,8V hat. Du wirst 2 Sachen 
herausfinden:
1. die Widerstände werden hochohmiger (ist ja logisch) und
2. die geänderte LED Uf hat keine so großen Auswirkungen mehr auf die 
Stromänderung

: Bearbeitet durch Moderator
von Stefan P. (stefanpc81)


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Lothar M. schrieb:
> Stefan P. schrieb:
>> Selbst gerechnet habe ich:
> 1. die 20mA sind keine Naturkonstante. Halbwegs brauchbare LEDs brennen
> dir mit 20mA das Augenlicht weg.
Die Werte stammen von den zu verwendenden LEDs von Reichelt:
LED 3-2000 RT und
LED 3-1300 GE
Wird bei mir also doch nichts mit dem "Augenleiden" ;-)

> 2. du hast die Uce vergessen...
Mache das wie gesagt nur als Hobby, deshalb weiß ich nicht wie ich Uce 
berechnen geschweige denn einbinden soll? Einzig Sinn machen würde evtl.
5V - 0,7V = 4,3V ?
Wären dann für rot 4,3k Ohm -> 4,7k Ohm (falls richtig)
und für gelb 4,3V / 4 mA = 1,075k Ohm -> 1,2k Ohm

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
>> 1. die 20mA sind keine Naturkonstante. Halbwegs brauchbare LEDs brennen
>> dir mit 20mA das Augenlicht weg.
> Die Werte stammen von den zu verwendenden LEDs von Reichelt:
> LED 3-2000 RT und

Man kann diese LEDs mit 20 mA betreiben, dann emittieren sie eben ihre 
typ. 2 Candela. Die Frage ist: wozu sollen die LEDs dienen? Für 
Anzeigezwecke oder als Raumbeleuchtung? In ersterem Fall empfiehlt es 
sich, den Vorwärtsstrom auf z.B. 2 mA zu beschränken (ausprobieren!), 
weil die Helligkeit sonst einfach zu hoch ist, um direkt hineinzuschauen 
(siehe den Hinweis von Lothar).

Stefan P. schrieb:
>> 2. du hast die Uce vergessen...
> Mache das wie gesagt nur als Hobby, deshalb weiß ich nicht wie ich Uce
> berechnen geschweige denn einbinden soll?

Die Kollektor-Emitter-(Sättigungs-)Spannung kann hier mit vielleicht 
200 mV angenommen werden, siehe Datenblatt:
https://www.onsemi.com/download/data-sheet/pdf/bc550-d.pdf

Sie fällt also bei den ca. 1 V über dem Vorwiderstand schon mit etwa 
20 % ins Gewicht.

: Bearbeitet durch User
von Stefan P. (stefanpc81)


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Johannes F. schrieb:
> Man kann diese LEDs mit 20 mA betreiben, dann emittieren sie eben ihre
> typ. 2 Candela. Die Frage ist: wozu sollen die LEDs dienen? Für
> Anzeigezwecke oder als Raumbeleuchtung? In ersterem Fall empfiehlt es
> sich, den Vorwärtsstrom auf z.B. 2 mA zu beschränken (ausprobieren!),
> weil die Helligkeit sonst einfach zu hoch ist, um direkt hineinzuschauen
> (siehe den Hinweis von Lothar).
Danke für den Hinweis an euch beide. Ich habe die selben LEDs bereits in 
einer anderen Schaltung mit einer anderen Stromquelle mit 20mA 
betrieben, und sie waren gut so. Sie sind bzw. werden in einem Star 
Wars-Hangar mit Bodenbeleuchtung/Positionslichter (gelb) sowie eine 
Alarmblinkanlage mit den roten LEDs betrieben.

Ich wäre noch dankbar, wenn sich jemand zu der Uce Berechnung äußern 
würde...

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Ich wäre noch dankbar, wenn sich jemand zu der Uce Berechnung äußern
> würde...

U_ce ist die Spannung von Kollektor zu Emitter des Transistors. Sie 
müsste in der Berechnung der Vorwiderstände noch berücksichtigt werden, 
indem man sie von den 5 V Betriebsspannung subtrahiert (da die 
Kollektor-Emitter-Strecke ja in Reihe zu Widerstand und LEDs liegt). Die 
Werte der Vorwiderstände werden sich dadurch etwas verringern.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Also wenn ich das richtig verstehe sind
1. Rb Gelb 750 Ohm richtig
2. Rb Rot 2,7 k Ohm richtig
und bei Annahme von Uce = 0.2V:
3. Rv Gelb:
Rv = 5V - (2 * 2V) - 0.2V / 20 mA = 40 Ohm -> 47 Ohm
4. Rv Rot:
Rv = 5V - (2 * 1,95V) - 0.2V / 20 mA = 45 Ohm -> 51 Ohm

von Klaus H. (hildek)


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Ja, im Prinzip hast du richtig gerechnet. Aber den Unterschied in den 
LED Vorwiderständen wirst du kaum sehen, zumal die Farben und damit die 
Empfindlichkeit des Auges für dies Farben unterschiedlich sind. Man will 
ja vielleicht (zumindest ich), dass das Helligkeitsempfinden von beiden 
gleich ist und deshalb passe ich die Vorwiderstände dann nach meinem 
Empfinden an. Natürlich rechne ich grob vorher, so dass ich die obere 
Grenze für den Strom nicht überschreite.

Wenn die 200mV (es werden vermutlich sogar weniger sein) dir zu viel 
erscheinen: die alternative zu NPN sind kleine Logic-Level MOSFETs. Da 
brauchst du keine Basisvorwiderstände (hier: Gate). Und auch bei den NPN 
muss man nicht so 'kleinlich' rechnen: B=20, dein Ansatz, wird auch mit 
dem B=50 noch funktionieren. Also: stur beide Basisvorwiderstände mit 1k 
wählen.

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Transistoren sind alle NPN des Typs BC547B

Mir ist gerade noch aufgefallen, dass du ja rechts jeweils vier Stränge 
„gelb“ parallel geschaltet hast; die 80 mA sind aber schon recht nahe an 
der 100-mA-Grenze des BC547, womit dessen Stromverstärkung auch in 
diesem Bereich schon stark nachlassen dürfte. Einen BC54x würde ich 
allgemein nicht mit mehr als 50 mA Kollektorstrom belasten. In diesem 
Fall würde ich entweder einen BC337 (ebenfalls bipolar) oder gleich 
einen MOSFET wie z.B. IRLML5103 (allerdings SMD) nehmen.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Johannes F. schrieb:
> Mir ist gerade noch aufgefallen, dass du ja rechts jeweils vier Stränge
> „gelb“ parallel geschaltet hast; die 80 mA sind aber schon recht nahe an
> der 100-mA-Grenze des BC547, womit dessen Stromverstärkung auch in
> diesem Bereich schon stark nachlassen dürfte.

Datenblätter sagen typisch für Sättigung B=10, kann der µC den Strom 
liefern? Das hier verlinkte garantiert bei 100mA Strom und 5mA in die 
Basis 600mV Abfall, nicht toll.

Ich werde aus dem Gekritzel, was angeblich ein Schaktplan sein soll, 
nicht ganz schlau, aber es scheint grenzwertig auf Kante genäht zu sein.

> Einen BC54x würde ich
> allgemein nicht mit mehr als 50 mA Kollektorstrom belasten. In diesem
> Fall würde ich entweder einen BC337 (ebenfalls bipolar)

Der soll besser gehen?

> oder gleich
> einen MOSFET wie z.B. IRLML5103 (allerdings SMD) nehmen.

Dieser Vorschlag ist Sabotage, ein Griff ins Klo. 0,6Ohm bei 4,5V Gate 
sind unpassend, aber als P-Kanal geht der sowieso nicht.

IRLML6344 wäre ein geeigneter N-FET mit <30mOhm@3,3Volt.

von Joachim B. (jar)


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Manfred P. schrieb:
> Datenblätter sagen typisch für Sättigung B=10, kann der µC den Strom
> liefern? Das hier verlinkte garantiert bei 100mA Strom und 5mA in die
> Basis 600mV Abfall, nicht toll.

sehr guter Einwand, zumal der Stino RPI nicht so viel Strom über Ports 
liefern oder als Senke aufnehmen sollte, es gab einige die das 
überlebten, aber die Stromfähigkeit nach VCC und nach GND ist begrenzt, 
die CPU/GPU kommt noch hinzu, bei 17 Ports und 50mA haben sich 3mA pro 
Port als verträglich herauskristallisiert. Jeder darf natürlich mit mehr 
Portstrom seinen RPI schrotten oder Glücksspiel betreiben.

von Marci W. (marci_w)


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Klaus H. schrieb:
> Und auch bei den NPN
> muss man nicht so 'kleinlich' rechnen: B=20, dein Ansatz, wird auch mit
> dem B=50 noch funktionieren.

Hmmm, sorry, wenn ich jetzt blöd frage, aber was ist B? Meinst Du die 
Stromverstärkung (hFE)? Die ist doch deutlich größer als 50 (WIMRE min. 
200). Und ich finde in keinem der überflogenen DB irgend ein "Derating" 
bei "Sättigung". Wäre ja auch komisch, wenn es eine Art "Foldback" des 
hFE geben würde. Oder meinst Du den differentiellen hfe? OK, ich weiß, 
man übersteuert immer um einen Faktor, um eben sicher in der Sättigung 
zu sein. Aber das ist ja keine Eigenschaft des Transistors.

Wäre nett, wenn das jemand (er)klären könnte.

ciao

Marci

von Stefan P. (stefanpc81)


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Falls gewünscht, kann ich nochmal einen neuen Schaltplan skizzieren.

Ich dachte eigentlich auch, dass der BC547B eine Verstärkung von 200 
hat. Da ich auch gelesen habe, dass es Wertunterschiede bei den 
Herstellern gibt, hier der Link zu "meinem" Transistor: 
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/BC546_48-CDIL.pdf

User Klaus H. meinte, "stur beide Basisvorwiderstände mit 1k Ohm zu 
wählen" - meinst du damit nur die Basiswiderstände am Transistor für die 
"gelben" LEDs oder auch die der "roten"? Vorausgesetzt es bleibt bei den 
BC547B...

Wenn ihr mit jetzt trotzdem dazu raten wollt, bspw. den BC337 für die 
gelben LEDs zu nehmen, weiß ich nicht, welchen von Reichelt ich hier 
nehmen sollte: den BC337-16 oder -25 oder -40 ???

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Ich dachte eigentlich auch, dass der BC547B eine Verstärkung von 200
> hat.

Das gilt bei U_CE=5V, steht darüber in der Tabelle ...
Was du suchst, ist die Stromverstärkung in Sättigung bei I_C=100mA. 
Diese kann man laut den Angaben für U_CE(sat) mit 20 annehmen, dann ist 
U_CE wohl maximal 0,6V.

Stefan P. schrieb:
> Wenn ihr mit jetzt trotzdem dazu raten wollt, bspw. den BC337 für die
> gelben LEDs zu nehmen, weiß ich nicht, welchen von Reichelt ich hier
> nehmen sollte: den BC337-16 oder -25 oder -40 ???

Am besten BC337-40, der hat die höchste Stromverstärkung.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Johannes F. schrieb:
> Am besten BC337-40, der hat die höchste Stromverstärkung.

Bei Sättigungsbetrieb ist der Unterschied gering.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Für die roten LEDs habe ich nochmals nachgerechnet:

B=20,
Ib = 20 mA / B = 1 mA

Gelernt habe ich, dass man dieses Ergebnis min. * 5 nehmen sollte, also 
Ib = 5 mA

Rb = (3,3V - 0,7V) / Ib = 520 Ohm -> also deute ich mal, dass ich hier 
die 1k Ohm Wiederstände nehmen soll, wie von Klaus H. vorgeschlagen. 
Habe ich das so richtig verstanden?

Wenn ich jetzt einen der drei genannten BC337-... für die gelben LEDs 
nehme (gesamt 80mA), wie sieht es dann mit dem Rb aus? Datenblatt siehe 
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/BC327_28_BC337_38-CDIL.pdf

Ich verstehe leider zu wenig davon. Ich bin zwar gut in Mathe und kann 
die Gleichung U = R * I anwenden wie auch umstellen, tue mich aber hart 
die Daten für einen Transistor aus einem Datenblatt richtig zu deuten.

von H. H. (Gast)


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Stefan P. schrieb:
> B=20,
> Ib = 20 mA / B = 1 mA
>
> Gelernt habe ich, dass man dieses Ergebnis min. * 5 nehmen sollte, also
> Ib = 5 mA

Das war dann falsch gelernt.

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Gelernt habe ich, dass man dieses Ergebnis min. * 5 nehmen sollte, also
> Ib = 5 mA

Brauchst du nicht, mit B=20 hat man bei I_C=20mA schon genügend Reserve.

Stefan P. schrieb:
> Wenn ich jetzt einen der drei genannten BC337-... für die gelben LEDs
> nehme (gesamt 80mA), wie sieht es dann mit dem Rb aus? Datenblatt siehe
> https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/BC327_28_BC337_38-CDIL.pdf

Das Datenblatt gibt für einen Kollektorstrom in der Nähe von 80 mA nicht 
direkt etwas her, was die Sättigung angeht. Da muss man aus den 
gegebenen Zahlen interpolieren. Ich würde ebenso B=20 ansetzen und den 
Basiswiderstand auf 4 mA Basisstrom auslegen.

Welchen Strom kann denn ein GPIO-Pin eines RPi 3+ maximal liefern? Den 
Spannungseinbruch bei 4 mA, der evtl. nicht zu vernachlässigen sein 
wird, sollte man ggf. auch einkalkulieren.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Johannes F. schrieb:
>> Welchen Strom kann denn ein GPIO-Pin eines RPi 3+ maximal liefern? Den
>> Spannungseinbruch bei 4 mA, der evtl. nicht zu vernachlässigen sein
>> wird, sollte man ggf. auch einkalkulieren.

einzelner GPIO: max. 16 mA,  aber: optimalerweise 3 bis 8 mA und 
empfohlen 2-3 mA
und alle GPIOs zusammen: max. 50 mA

von Stefan P. (stefanpc81)


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Mit dem BC337 passt ja die Rechnung so wie mit dem BC547B auch, also

B = Ic / Ib
B = 80 mA / 4 mA = 20

Johannes F. schrieb:
> Den Spannungseinbruch bei 4 mA, der evtl. nicht zu vernachlässigen sein
> wird, sollte man ggf. auch einkalkulieren.

Wie(?) verstehe ich leider nicht. Klar ist mir bisher nur die Rechnung 
von oben:

Rb = (Ub - Ube) / Ib = 650 Ohm

von H. H. (Gast)


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Stefan P. schrieb:
> Johannes F. schrieb:
>> Den Spannungseinbruch bei 4 mA, der evtl. nicht zu vernachlässigen sein
>> wird, sollte man ggf. auch einkalkulieren.
>
> Wie(?) verstehe ich leider nicht.

Bei 4mA kommen aus den µC keine 3,3V mehr raus.

von Johannes T. F. (jofe)


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Ich kann gerade leider kein Datenblatt zum Raspberry 3B+ finden. 
Eigentlich sollte irgendwo angegeben sein, welche Spannungen die 
GPIO-Pins bei Ausgangs-High-Pegel und Belastung mit verschiedenen 
Strömen noch haben.

Ersatzweise habe ich die IO Electrical Characteristics (Datenblatt 
Abschn. 5.5.3.4.) des RP2040 (Raspberry Pi Pico) angehängt, nur zur 
Demonstration, nach was man suchen muss. Ich weiß nicht, ob die Werte 
auch für die „großen“ Raspberries gelten.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Johannes F. schrieb:
> Ich kann gerade leider kein Datenblatt zum Raspberry 3B+ finden.

Ich habe etwas gefunden, weiß aber nicht, ob die Angaben reichen:
https://docs.rs-online.com/a608/A700000007750677.pdf

Dort stehen auf Seite 10/20 die "DC characteristics" für den RPI 3B+

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Ich habe etwas gefunden, weiß aber nicht, ob die Angaben reichen:
> https://docs.rs-online.com/a608/A700000007750677.pdf
> Dort stehen auf Seite 10/20 die "DC characteristics" für den RPI 3B+

Ja, das geht schon in die Richtung, wobei aber U_OH nur bis 2,7 V 
Betriebsspannung und bei 2 mA Ausgangsstrom spezifiziert ist.

Ich würde also die Output Drive Strength auf 16 mA setzen, dann sollte 
bei 4 mA der Spannungsabfall hinreichend gering sein. Du kannst es auch 
einfach ausprobieren und nachmessen.

von Joachim B. (jar)


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Johannes F. schrieb:
> Ich würde also die Output Drive Strength auf 16 mA setzen

Ich wünsche mir seit dem RPI1 ein Programm welches das Output Drive 
Strength setting anzeigt, bis jetzt hat es keiner gebaut.
Bedenkt es ist noch nicht vom User zu setzen sondern bestandteil des 
Kernel und kann mit jedem update verändert werden.

Solange User die Output Drive Strength weder einstellen noch auslesen 
können bleibe ich bei meiner 3mA Empfehlung!

oder Johannes F. erklärt wie man die setzt und ausliest!

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Joachim B. schrieb:
> oder Johannes F. erklärt wie man die setzt und ausliest!

Kann ich nicht, ich kenne mich mit dem Raspberry Pi (noch) nicht aus, 
habe erst seit kurzem einen. Wusste nicht, dass die Konfiguration der 
GPIOs so schwierig ist. Sorry.

Joachim B. schrieb:
> bleibe ich bei meiner 3mA Empfehlung!

Dann wird das mit den 4 mA, die der TO benötigt, wohl nix ...
Ich würde sowieso zum Gebrauch von FETs an dieser Stelle raten. Manfred 
hat ja einen passenden Typen genannt. Gibt es allerdings nur als SMD.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Johannes F. schrieb:
> Ja, das geht schon in die Richtung, wobei aber U_OH nur bis 2,7 V
> Betriebsspannung und bei 2 mA Ausgangsstrom spezifiziert ist.
>
> Ich würde also die Output Drive Strength auf 16 mA setzen, dann sollte
> bei 4 mA der Spannungsabfall hinreichend gering sein. Du kannst es auch
> einfach ausprobieren und nachmessen.

Oje, die Output Drive Strength muss ich also irgendwie wie hier in der 
Tabelle https://de.scribd.com/doc/101830961/GPIO-Pads-Control2
aufgeführt am RPi einstellen? Da habe ich 0 Ahnung wie ich das machen 
soll - aber vermutlich über die Konsole oder über ein Script. Wobei 
Letzteres aber nicht von mir erwünscht wäre, da diese gelben LEDs später 
nur über die app RaspController auf HIGH - LOW gesetzt werden. Im 
Internet habe ich jetzt nichts konkretes gefunden, wie das mit der Drive 
Strength geht. Da müsste ich wohl ins Raspberry Pi-Forum schreiben.

Und wenn ich den RPi ohne den Output Drive Strength betreibe, leuchten 
die LEDs nicht mehr so hell wie mit, das habe ich hoffentlich richtig 
gedeutet?

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Und wenn ich den RPi ohne den Output Drive Strength betreibe, leuchten
> die LEDs nicht mehr so hell wie mit, das habe ich hoffentlich richtig
> gedeutet?

Hmm ... dann könnte es sein, dass der GPIO-Controller des RPi oder/und 
der Treibertransistor „abrauchen“, weil deren Safe Operating Area 
verlassen werden könnte (zwischen „ein“ und „aus“ → höherer 
Spannungsabfall und dadurch höhere Verlustleistung).

Empfehlung: die GPIOs des Raspi mit möglichst wenig Strom (< 3 mA) 
belasten und MOSFETs als Treiber für die LEDs verwenden.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Ich habe zuvor die gelben LEDs mit 7,2V Spannungsquelle betrieben, 
damals mit 3 LEDs in Reihe und 68 Ohm Vorwiderstand (Verbraucher also 60 
mA). Das ganze 3x parallel mit einem BC547B betrieben und 
Basiswiderstand 1k Ohm. Damit war ich damals zufrieden, also mit der 
Helligkeit der LEDs.

Jetzt mal ne blöde Frage von mir als Anfänger:
Machen die 20 mA Differenz für den Transistor wirklich so viel aus?

von Johannes T. F. (jofe)


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Stefan P. schrieb:
> Jetzt mal ne blöde Frage von mir als Anfänger:
> Machen die 20 mA Differenz für den Transistor wirklich so viel aus?

Probier’s doch einfach aus. Bau es auf einem Steckbrett auf und messe 
die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors; wenn die im Bereich von 
wenigen 100 mV ist, dann ist alles OK.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Sorry, mir fällt gerade auf, dass ja ZWEI Transistoren an einem GPIO 
hängen - ich könnte auch damit leben, stattdessen 2 GPIOs zu nehmen. Was 
meint ihr dazu?

von Joachim B. (jar)


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Stefan P. schrieb:
> Oje, die Output Drive Strength muss ich also irgendwie wie hier in der
> Tabelle https://de.scribd.com/doc/101830961/GPIO-Pads-Control2
> aufgeführt am RPi einstellen?

und da gilt immer noch seit dem Rpi1

Joachim B. schrieb:
> Ich wünsche mir seit dem RPI1 ein Programm welches das Output Drive
> Strength setting anzeigt, bis jetzt hat es keiner gebaut.
> Bedenkt es ist noch nicht vom User zu setzen sondern bestandteil des
> Kernel und kann mit jedem update verändert werden.
>
> Solange User die Output Drive Strength weder einstellen noch auslesen
> können bleibe ich bei meiner 3mA Empfehlung!

von Manfred P. (pruckelfred)


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Stefan P. schrieb:
> Ich habe zuvor die gelben LEDs mit 7,2V Spannungsquelle betrieben,
> damals mit 3 LEDs in Reihe und 68 Ohm Vorwiderstand (Verbraucher also 60
> mA).

Unglückliche Wahl, die zwei Akkus lliefern 8,4 Volt bis 6,0 Volt. Besser 
nur zwei LEDs. Und aktuelle LEDs besorgen, 20 mA scheint nicht mehr 
zeitgemäß.

Johannes F. schrieb:
> Probier’s doch einfach aus. Bau es auf einem Steckbrett auf und messe
> die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors; wenn die im Bereich von
> wenigen 100 mV ist, dann ist alles OK.

Unter 200mV wird man U(CE) kaum bekommen. Wenn schon, kann man auch noch 
die Spannung am µC-Ausgang und über den Basiswiderstand messen.

Stefan P. schrieb:
> Sorry, mir fällt gerade auf, dass ja ZWEI Transistoren an einem GPIO
> hängen

Es ist ziemlich egal, ob nun zwei mit je 30mA oder einer mit 60mA, die 
Summe der Basisströme wird nicht geringer.

Dem Problem kommt man mit geeigneten LL-FETs aus dem Weg, die sind 
spannungsgesteuert:

Manfred P. schrieb:
> IRLML6344 wäre ein geeigneter N-FET mit <30mOhm@3,3Volt.

Ist Fummelkram, aber bekommt man auf Lochraster hin. Oder eben per 
Adapterplatine. Der kleine hat auch kein Problem mit dem Strom, bei 1 
Ampere fallen um 30mV ab / 30mW Verlust.

von Stefan P. (stefanpc81)


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Manfred P. schrieb:
> Stefan P. schrieb:
>> Ich habe zuvor die gelben LEDs mit 7,2V Spannungsquelle betrieben,
>> damals mit 3 LEDs in Reihe und 68 Ohm Vorwiderstand (Verbraucher also 60
>> mA).
>
> Unglückliche Wahl, die zwei Akkus lliefern 8,4 Volt bis 6,0 Volt. Besser
> nur zwei LEDs. Und aktuelle LEDs besorgen, 20 mA scheint nicht mehr
> zeitgemäß.
Ich habe mich hier kurz gefasst und deshalb die 6x 1,2V NiMH AA-Akkus in 
Reihe "verschwiegen". Aktuelle LEDs? Bei Reichelt gibt es nach wie vor 
"meine" LED 3-1300 GE. Und die anderen 3mm-LEDs die ich bei Reichelt 
gesehen habe sind auch nicht besser im Stromverbrauch.

> Johannes F. schrieb:
>> Probier’s doch einfach aus. Bau es auf einem Steckbrett auf und messe
>> die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors; wenn die im Bereich von
>> wenigen 100 mV ist, dann ist alles OK.
>
> Unter 200mV wird man U(CE) kaum bekommen. Wenn schon, kann man auch noch
> die Spannung am µC-Ausgang und über den Basiswiderstand messen.
Ich habe nicht alle Teile da und muss erst noch welche bestellen...

> Stefan P. schrieb:
>> Sorry, mir fällt gerade auf, dass ja ZWEI Transistoren an einem GPIO
>> hängen
>
> Es ist ziemlich egal, ob nun zwei mit je 30mA oder einer mit 60mA, die
> Summe der Basisströme wird nicht geringer.
Das meinte ich nicht. Wenn ein Transistor 4 mA zieht, wird dem GPIO 8 mA 
entzogen, es sei denn, ich nehme einen zweiten GPIO.

> Dem Problem kommt man mit geeigneten LL-FETs aus dem Weg, die sind
> spannungsgesteuert:
>
> Manfred P. schrieb:
>> IRLML6344 wäre ein geeigneter N-FET mit <30mOhm@3,3Volt.
>
> Ist Fummelkram, aber bekommt man auf Lochraster hin. Oder eben per
> Adapterplatine. Der kleine hat auch kein Problem mit dem Strom, bei 1
> Ampere fallen um 30mV ab / 30mW Verlust.
Das traue ich mir nicht zu mit dem Löten von so kleinen Teilen. :-(

Edit: Vielen Dank bis hierher an alle Mitwirkende!

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Stefan P. schrieb:
>> Unglückliche Wahl, die zwei Akkus lliefern 8,4 Volt bis 6,0 Volt. Besser
>> nur zwei LEDs. Und aktuelle LEDs besorgen, 20 mA scheint nicht mehr
>> zeitgemäß.
> Ich habe mich hier kurz gefasst und deshalb die 6x 1,2V NiMH AA-Akkus in
> Reihe "verschwiegen".

Auch nicht besser: Wenn Du von NiMH die volle Kapazität nutzen willst, 
ist der Entladeschluß 1 Volt oder sogar noch drunter. Frisch knackevoll 
sehe ich 7,8 Volt und Entladescluß bei 5,4 Volt.

> Aktuelle LEDs? Bei Reichelt gibt es nach wie vor
> "meine" LED 3-1300 GE.

1300mcd bei 50° ist ein ordentlicher Wert.

> Und die anderen 3mm-LEDs die ich bei Reichelt
> gesehen habe sind auch nicht besser im Stromverbrauch.

LEDs haben keinen 'Stromverbrauch', den Strom bestimmst Du durch Deine 
Beschaltung. Relevant ist die Intensität, bei Deiner 1300mcd@20mA.

Als Kontrollampen im Haus betreibe ich LEDs unter 5mA. Prüfe, ob Du 
wirklich 20mA brauchst! Übrigens 150 Ohm, nicht 15 Ohm.

Laut Datenblatt haben Deine LEDs 2..2,4 Volt, die Akkus reichen nicht 
für drei. Aber gut, zu Anfang hast Du zwei in Reihe, OK und drei nur 
später im Text erwähnt.

>> Es ist ziemlich egal, ob nun zwei mit je 30mA oder einer mit 60mA, die
>> Summe der Basisströme wird nicht geringer.
> Das meinte ich nicht. Wenn ein Transistor 4 mA zieht, wird dem GPIO 8 mA
> entzogen, es sei denn, ich nehme einen zweiten GPIO.

Du hattest erwähnt, zwei Transistoren an den selben GPIO zu klemmen, 
darauf habe ich mich bezogen. Je einen pro GPIO ist da besser.

Stefan P. schrieb:
>>> IRLML6344 wäre ein geeigneter N-FET mit <30mOhm@3,3Volt.
>> Ist Fummelkram, aber bekommt man auf Lochraster hin.
> Das traue ich mir nicht zu mit dem Löten von so kleinen Teilen. :-(

Schade. In TO-92 kenne ich keinen FET und der IRF3708 im TO-220 ist 
schlecht zu bekommen und sehr teuer. Komme nicht auf die Idee, beim 
Chinamann zu kaufen - da ist ziemlich sicher nicht drin was draufsteht.
https://www.richis-lab.de/Transistoren_FET_IRF3708.htm

von Fred F. (fred08151)


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Wenn du zuviel Geld (1,55 € / Stück) hast:
IRLI3705NPBF
https://www.reichelt.de/mosfet-n-logl-55v-52a-58w-0-01r-to220-fullpak-irli3705npbf-p257417.html
Rds 0.018 Ohm bei 4V

: Bearbeitet durch User
von Johannes T. F. (jofe)


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Hier noch als Vorschlag eine Kombination aus einem gängigen 
Logic-Level-FET in TO-220 und einem vorgeschalteten BC547 zur 
Spannungsverstärkung auf 5 V.

Ist der GPIO-Pin als Eingang konfiguriert (also hochohmig), dann bekommt 
T1 Basisstrom über R1 und zieht das Gate von T2 auf weit unter dessen 
Schwellspannung, infolgedessen ist T2 gesperrt.

Wird der GPIO als Ausgang mit Low-Pegel gesetzt, dann zieht er die Basis 
von T1 gegen Masse (sollte weit unter 0,6 V gehen bei dem geringen Strom 
von ca. 0,33 mA), damit sperrt T1 und R2 zieht das Gate von T2 auf 5 V, 
womit T2 leitend wird und die LEDs bestromt werden.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Fred F. schrieb:
> Wenn du zuviel Geld (1,55 € / Stück) hast:
> IRLI3705NPBF
> Rds 0.018 Ohm bei 4V

Wieder ein Bastler ohne Ahnung .

Der IRLI.. garantiert Schaltbetrieb ab 4 Volt am Gate, davon gibt es 
viele billigere Typen. Peter hat einen µC mit 3,3 Volt, damit ist der 
ungeeignet.

Da Du erst seit 8 Jahren hier angmeldet bist, kannst Du die Diskussionen 
über LL-FETs als Schalter natürlich noch nicht gesehen haben.

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