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[DIY raspberry] Raspberry Pi PWM

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De3pBlu3

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Donnerstag, 26. Mai 2016, 13:40

Raspberry Pi PWM

Mojn :),

da sich hier ja auch jede Menge Fachkompetenz für Digitaltechnik rumtreibt, hatte ich gehofft, ihr könnt mir bei folgendem Problem helfen:

Zum Regeln einer LED-Lichtsteuerung brauche ich eine analoge Spannung (0-5V). Da der Pi ja im wesentlichen nur digitale Signale per GPIO ermöglicht, habe ich geplant ein PWM-Signal zu verwenden. Das funktioniert so weit auch sehr gut...konnte probeweise bereits eine einzelne LED von fast aus bis vollständig an stufenlos dimmen. Nun aber das Hauptproblem. Mit PWM und den GPIO-Pins bekomme ich nur eine Spannung von 0-3,3V, da fehlt also für mein Einsatzgebiet noch ein bisschen was.

Leider habe ich in diesem Zuge sehr schnell feststellen müssen, dass meine Digitaltechnik-Kenntnisse fast nicht mehr vorhanden sind :dash: . Somit hoffe ich nun also auf eure Hilfe, bei der Frage:

Wie verstärke ich ein 3,3V PWM Signal auf 5V?

Habe vorab natürlich bereits Google befragt, jedoch sind mir die (scheinbar) zahlreichen Möglichkeiten nicht wirklich klar. Dazu gehört beispielsweise folgendes vorgehen mittels NPN-Transistors:


Das war Erläuterung dazu: http://projectedneuralactivity.blogspot.…spberry-pi.html

Laut diesem Schalplan könnte ich mein verstärktes PWM-Signal zwischen Emitter und Collector abgreifen. Laut einer Simulation mit CircuitLab ist dem aber nicht so...dabei kommt alles andere heraus, als die Werte, die ich erwartet hätte.



Ich hoffe - und bin mir eigentlich sehr sicher, dass ihr mir bei diesem Problem weiterhelfen könnt :thumbsup: .

So long...
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der_george

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Freitag, 27. Mai 2016, 10:51

Doch, der Ansatz mit einem Transistor ist schon der richtige. Für sowas habe ich immer ein Sack voll BC547 zuhause (0815-Transistor für mein Mikrokontrollergedöns)

So long :0)
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De3pBlu3

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Freitag, 27. Mai 2016, 11:49

Das ist schon einmal gut :).
Aber wie müsste man denn jetzt die Größe der Widerstände für ein BC547 wählen bzw. berechnen, damit aus meinen 3V3 5V werden? Wie gesagt, mir fehle mittlerweile sämtliche Grundlagen dafür :wacko:.
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pau55

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Freitag, 27. Mai 2016, 13:04

Hallo,

bei dieser Schaltung verstärkst du nichts. Das ist eine simple "Transistor als Schalter" Schaltung.
Die 3.3V des GPIO steuern die Basis des TR komplett durch, sodass vom
Collector bis zum Emitter 5 V anliegen. Du greifst daher das Signal nach
dem Collector Widerstand ab weil entweder dort 5V anliegen (TR sperrt) oder 0V (TR leitet).

Hier meine Simulation:



V2 ist die Spannungsquelle mit 5V
V1 sind die 3.3 mit PWM hier 0.5ms high und 0.5ms low, also PWM Frequenz 1kHz
Widerstände sind 1k



Bei dem Graphen sieht man:

Die roßa Kurve sind die 3.3V
Die rote Kurve ist die Spannung direkt an der Basis nach dem Widerstand.
Die blaue Kurve das "verstärkte" bzw. geschaltene Signal. (um 180° Phasenverschoben, macht aber nichts bei dieser Anwendung)

Großartig was dimensionieren musst du nicht. Widerstand an der Basis sollte so 1-10k sein damit nicht zuviel Strom hineinfließt und der RPi nicht zu sehr belastet wird.
Bei dem Kollector Widerstand musst du auf den max. Strom des TR achten BC547 ~100mA. laut Ohm'schen gesetzt muss der Widerstand min. 50 ohm haben..bei 1k fließen 5mA.

Ich hoffe ich konnte es dir einigermassen erklären.

LG

De3pBlu3

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Freitag, 27. Mai 2016, 14:05

Wow, vielen vielen Dank für diese ausführliche Erklärung :hail:.
Jetzt ist es auch mir klar geworden ^^. (Mal aus Interesse: mit welchem Programm simulierst du sowas?)

... Du greifst daher das Signal nach
dem Collector Widerstand ab weil entweder dort 5V anliegen (TR sperrt) oder 0V (TR leitet)
Also zwischen Collector und R2?!

Dann werde ich nachher mal noch fix zu Conrad rein :phat:
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pau55

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Freitag, 27. Mai 2016, 14:19

Ich simulier mit ltspice 4

ja das pwm Signal greift man zwischen r2 und collector ab.

De3pBlu3

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Freitag, 27. Mai 2016, 14:54

K.

Noch eine (hoffentlich letzte) Frage :) :
Mit dem PWM Signal beabsichtige ich einen Dreh-Poti auf einem bestehenden Schaltkreis abzulösen (ganz klassisch 3Pins - GND, Vcc, Out mit 5v über Vcc und Gnd). Somit würde ich die 5V des fertigen Schaltkreises statt die vom Pi nehmen. Kann ich mir dann den Vorwiderstand am Collector sparen (solange natürlich die Stromstärke im fertigen Schaltkreis unter 100mA beträgt)? Verkabeln würde ich dann so: Collector an ehemaligen Out, Emitter an ehemaligen Vcc, und das 3,3V PWM Signal vom Pi an Base vom Transistor?! Nur was mach ich dann mit dem nicht belegten, ehemaligen GND ?( ?

Ich glaube in diesem Leben werde ich kein Mikroelektronik-Experte mehr :pardon: .
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pau55

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Samstag, 28. Mai 2016, 12:17

Ohne die komplette Schaltung zu kennen kann ich nicht sagen, ob du den Collector widerstand weglassen kannst.

Gnd musst du mit dem Emitter verbinden UND mit GND vom RPi !! sonst wird das nichts!