Raspberry Pi Forums

Hallo zusammen,

ich bin neu auf dem Gebiet Elektrotechnik, um genau zu sein hab ich davon keine Ahnung.

Mein Pi läuft super, ich hab auch zum ersten Testen mir einfach 2 LEDs aus einem alten PC Gehäuse geklaut und die auf den Pi aufgesteckt. Die können nun wie gewollt wild blinken

Was ich leider gar nicht verstehe sind die Geschichten mit den Widerständen. Brauche ich jetzt eigentlich noch nen Widerstand? Mache ich mir so mein Board kaputt?

Ja du machst dir dein Board damit kaputt.

Bitte verwende einen Vorwiderstand wenn du eine Diode zum leuchten bringen willst.

Wenn du die LED mit 3v3 betreibst. benötigst du angenommen 2V Flussspannung für deine Diode. Dann leuchtet die schon mal.
Die Diode begrenzt den Strom aber nicht. Die Diode ist wie ein offenes Ventil in die Flussrichtung.
In die Sperrrichtung sperrt das Ventil und es geht kein Strom durch: Kein Licht.

Jedoch sollten nur maximal 10mA durch die Diode fließen.
Der GPIO Pin kann maximal 16mA zur verfügung stellen.

Du musst nun einen Widerstand so wählen das max 10mA durch die diode durchfließen und aus dem GPIO Pin heraus oder hinein.

Wenn kein Widerstand eingebaut wird, dann wird soviel Strom fließen wie der Innenwiderstand des Raspberry Pi oder die Diode hergeben. Dieser Innenwiederstand ist sehr sehr klein. Und wenn es einmal soweit ist wird dies ein so hoher Strom sein das irgendetwas sehr schnell zu heiß wird und durchbrennt. Diode oder Raspberry oder beides.

Wenn du eine Diode direkt (ohne Vorwiderstand) an eine Batterie hältst dann wird diese kurzfristig ganz hell leuchten und dann ausgehen und durchbrennen. möglicherweise zu stinken beginnen.

Zieh dir mal die seiten rein. oder andere. grundlegende Tutorials zur Elektrotechnik.
Widerstand
http://www.arduino-tutorial.de/2010/06/widerstand/
Spannung und Strom
http://www.arduino-tutorial.de/2010/06/ ... und-strom/

Vorwiderstandberechnung für Leucht-Dioden
http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... 006011.htm


wenn du jetzt die diode und den widerstand in serie zwischen mass und einem GPIO Pin hängst dann wird bei einer Standard Diode ca. 2,1V abfallen (ca. bei Farbe Rot ).
Strom sollte nicht über 10mA gehen. Bei 10mA leuchtet die diode normalerweise schon sehr schön. bei weniger Amper leuchtet die Diode auch, aber halt weniger hell. Bei mehr leuchtet die diode heller, aber auf kosten der Lebensdauer.

Wenn jetzt der GPIO-Pin auf Masse liegt fließt garkein Strom.
Wird der Pin eingeschalten und auf 3v3 gebracht dann fließt der Strom durch den Vorwiderstand zur Diode und dann gegen MAsse.

Die Spannung auf dem UVorwiderstand = Umax - Diodenspannung = 3v3 - 2,1 = 1,2V

Ohmsches Gesetz
RUDI R=UdI R=U/I
Widerstand ist die Spannung durch den Strom
R=?
U=1,2V
I=10mA
R=1,2/10mA=120Ohm

Ich würde empfehlen mit einem 220Ohm Widerstand zu beginnen. dann sollten nur 5mA durch die Diode fließen. Somit ist man auf der sicheren Seite und es sollte schon was leuchten. 220Ohm Widerstände sind auch gebräuchliche E12 Werte.

Aufpassen nichts falsch zu verkabeln, und auch keine Kurzschlüsse zu basteln.
Die Diode muss in der Richtigen Richtung eingesetzt werden in diese Schaltung. Auf das Ringerl/Polarität achten.

Erstmal vielen Dank für die Erklärung und Mühe Hat mir schon mal deutlich weitergeholfen. Ich gehe es jetzt einfach zur Kontrolle mal durch, vllt hilft es ja auch jemand anderem beim verstehen.

Raspberry hat GPIO 3v3 und 16mA.

Da die LED keinen festen Widerstand hat sondern dieser Spannungsabhängig ist kann man sich so das Board kaputtmachen.

Um sicherzustellen das die LED nur 2.1V und 5mA bekommt mache ich nun folgendes:

Diode braucht min 2V, wir geben Ihr 2.1V
3v3 - 2.1V = 1.2V (Wegen der Reihenschaltung)

Zielstrom: 5mA (für alle in einer Reihenschaltung gleich)
1.2V / 5mA = 240 Ohm

Zur verdeutlichung mit "Bild"
-->> Ich brauche einen Vorwiderstand mit 240 Ohm

Gibt es denn einen Richtwert wie groß der Widerstand zwischen GPIO und Masse sein sollte?

Weil ich die E12 Reihe auswendig kann, weis ich das es 240Ohm nicht als Massenware gibt.

Was ist die E12 Reihe ?

http://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe
Normalerweise kann man nur die Widerstände aus der E12 Reihe kaufen. Also es gibt auch andere Normreihen mit besseren Toleranzen und genaueren Werten, aber mit der E12 kann man eigentlich eh alles machen was man so braucht.
Die E12 ist eine Normreihe mit folgenden Werten: {1; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2; }
Die Toleranz der E12 beträgt 10%

Die E24 hat doppelt soviele Werte, und nur 5%. Kostet mehr und ist weniger oft erhältlich...

Ergo: Es gibt keinen 240Ohm Widerstand von der Stange. Der nächste Beste wäre der 220E Widerstand um ein paar cent.
220Ohm bei 10% = Rot-Rot-Braun-Gold == 2-2-x10-10%

So und jetzt kommt die ultimative Grundregel. Weil die Toleranzen eh immer sehr groß sind kann man gerne den 22Ohm Widerstand nehmen, und nochmal in die andere Richtung (mit Toleranzen abgezogen) durchrechnen um zu prüfen ob man keine Höchstwerte wie 16ma-Pi oder 10mA-Diode überschreitet.
Und weil jede Diode auch so ihre Toleranzen hat macht das auch nichts wenn der Widerstand keine 100% genauigkeit hat.

Leuchtet die Diode zuwenig gegen den nächst kleineren Widerstand (=180E) tauschen.


Das ist das eine, aber von welchem Widerstand sprichst du hier : ((Gibt es denn einen Richtwert wie groß der Widerstand zwischen GPIO und Masse sein sollte?)) ???

Hey Leute
Eine Sache verstehe ich noch nicht ganz... Also dass die Diode durchbrennen kann ist mir logisch nachvollziehbar, da sie eigentlich nicht 16mA ausgesetzt werden sollte. Aber warum sollte das Board kaputt gehen? Kann der Raspberry Pi nicht die Stromstärke wieder aufnehmen, die er auch ausgibt?

Was sagt man denn wie viel mA die GPIOs aufnehmen können? Wie groß sind die internen Widerstände?

LG TechniTrick

Erstens ist die LED nicht auf 16 mA beschränkt, sondern der GPIO-Ausgang.
Wie viel Strom durch die LED fließen kann, ist im Datenblatt der LED angegeben, ein durchschnittlicher Maximalwert ist 20mA.
Dass der GPIO begrenzt ist, ist logisch, es gibt sehr kleine Transistoren im Chip, die nicht große Ströme schalten können, und auch die "Drähte" im Chip sind sehr dünn, daher gibt es auch eine Grenze (50 mA) für alle GPIOs zusammen.

Danke für die schnelle Rückmeldung
Dass die LED nicht beschränkt ist, ist mir schon klar
Die 50mA die du meinst, beziehen sich ja auf die Ausgabe aller GPIO Pins.

Vielleicht verstehe ich ja was Grundlegendes nicht... muss da grad bisschen Ordnung in meine Gedanken bringen
Also pass auf: Wenn ich eine Diode direkt mit den beiden Polen an den Raspberry Pi häng (ohne Vorwiderstand), wie viel mA fließen dann? Wo wird das festgelegt? Geht das Board kaputt, wenn die Diode mehr als die 16mA ziehen würde (ist ja nur ein Richtwert, aber mir geht's da ums Prinzip...)?

Danke für alle Hilfe

Ein Halbleiter verhält sich anders als ohmscher Widerstand. Wenn die Diode durchschaltet wird der Widerstand schnell klein und damit der Strom der fließt so hoch das die Diode kaputt geht. https://www.elektronik-kompendium.de/si ... 201113.htm
Damit der Stom nicht so hoch werden kann, wird ein ohmscher Vorwiderstand verwendet der den Strom begrenzt. Fehlt dieser so begrenzt der Pi den Strom indem seine Halbleiter kaputt gehen. Die Stromangaben bei Dioden stehen nicht für den Strom der fließt sondern max. fließen darf.

Das Ganze war jetzt vereinfacht beschrieben

TechniTrick wrote: ↑

Tue Apr 03, 2018 3:06 pm

Die 50mA die du meinst, beziehen sich ja auf die Ausgabe aller GPIO Pins.

klar, 16mA pro GPIO, und 50mA für aller zusammen.

Also pass auf: Wenn ich eine Diode direkt mit den beiden Polen an den Raspberry Pi häng (ohne Vorwiderstand), wie viel mA fließen dann?

Theoretisch unendlich viel. Aber in Wirklichkeit wurdest du etwas Rauch sehen.

smartifahrer wrote: ↑

Tue Apr 03, 2018 4:02 pm

Ein Halbleiter verhält sich anders als ohmscher Widerstand. Wenn die Diode durchschaltet wird der Widerstand schnell klein und damit der Strom der fließt so hoch das die Diode kaputt geht. https://www.elektronik-kompendium.de/si ... 201113.htm
Damit der Stom nicht so hoch werden kann, wird ein ohmscher Vorwiderstand verwendet der den Strom begrenzt. Fehlt dieser so begrenzt der Pi den Strom indem seine Halbleiter kaputt gehen. Die Stromangaben bei Dioden stehen nicht für den Strom der fließt sondern max. fließen darf.

Das Ganze war jetzt vereinfacht beschrieben

Wow danke! Genau so hab ich's gebraucht Also stellt eine Diode in sich auch keinen eigenen Widerstand dar? Das wäre im Prinzip bei einer Glühbirne was anderes, oder? Also stellen wir uns einen Stromkreis im Haus vor (230V / 80W Birne): Ist da auch ein Widerstand notwendig, damit nicht mehr als 347mA fließen? Oder wäre die Glühbirne jetzt ein eigener Widerstand für sich?
Haha Ich seh schon... Das artet aus jetzt

Und noch was: Ich habe momentan einen 5V brushless Lüfter an meinem Pi (dient mir momentan als Apache-Webserver) angeschlossen, der immer dann läuft, wenn die CPU-Temperatur über 40°C kommt... Hab gerade geschaut: auf dem Lüfter steht 20mA... Ich habe keinen Vorwiderstand verwendet... Glück gehabt und besser schnell nachholen? Ist das in sich bei einem Motor was anderes?

Ich habe mal gehört (allerdings in Bezug auf Handys): Ein Device zieht sich so viel A wie es braucht.. Das ist bei so einfachen Dingen wie Motoren und Dioden anders, oder? Bei Smartphones sind die heutigen Entwickler an solchen Möglichkeiten schuld, right?

mahjongg wrote: ↑

Tue Apr 03, 2018 5:34 pm

Theoretisch unendlich viel. Aber in Wirklichkeit wurdest du etwas Rauch sehen.

... weil die Halbleiter vom Raspberry Pi aufgeben... richtig? Wie ist das bei meinem 5V Lüfter, auf dem 20mA stehen? Vorwiderstand notwendig?

(Wegen dem Lüfter musst noch den einen Post über dem jetzigen lesen )

Ein Lüfter verhält sich mehr oder weniger wie ein normaler Lastwiderstand, (nicht wie ein diode) benötigt aber viel mehr als 15mA, also wenn Sie ihn mit einem GPIO ein- und ausschalten wollen, brauchen Sie einen Transistor (oder etwas), auch läuft ein Lüfter nicht auf 3.3 Volt, die meisten benötigen 5V (oder 12V für größere).

mahjongg wrote: ↑

Tue Apr 03, 2018 7:50 pm

Ein Lüfter verhält sich mehr oder weniger wie ein normaler Lastwiderstand, (nicht wie ein diode) benötigt aber viel mehr als 15mA, also wenn Sie ihn mit einem GPIO ein- und ausschalten wollen, brauchen Sie einen Transistor (oder etwas), auch läuft ein Lüfter nicht auf 3.3 Volt, die meisten benötigen 5V (oder 12V für größere).

Also ich habe einen 5V Lüfter, den ich allerdings nur mit 3,3V betreibe (ist langsamer und damit auch leiser). Auf diesem Lüfter steht 20mA. Wie viel A liefert der GPIO Pin jetzt?

Ich hab mir jetzt ein Multimeter bestellt. Ich mess dann nach, wenn die Lieferung angekommen ist

Achso: Ich habe ja bereits geschrieben, dass ich den Lüfter abhängig von der CPU an- und ausschalte. Das mache ich, wie du ja bereits richtig gesagt hast, mittels eines Transistors und eines Python-Skripts .

Komm nicht auf die Idee den Lüfter an ein GPIO Pin anzuschliesen!!!!!
Nie!!
Wenn du den Lüfter per GPIO schalten wilst dann bitte über einem Transistor. Beim anlaufen zieht der Lüfter eventuell mehr Strom als die 20mA und beim abschalten kann er sogar eine Spannung erzeugen.
Die GPIO Pins sind nicht zum schalten von Lasten jeglicher Art gedacht.
Selbt das schalten von LEDs kann grenzwertig werden. Es gibt zwar sehr viele Anleitungen die das machen, auch hier von der Foundation, die beschränken sich jedoch alle auf wenige "normale" LEDs. Wenn an jedem GPIO eingeschaltete LEDs hängen, kann es dem Chip schon zuviel werden.

Wenn du mehr schalten und keine Transistoren verwennden willst kannst du das IC ULN2003 oder ULN2803 (NPN Darlington-Array) verwenden.
http://www.brunwinkel.de/elektronik/ics/uln2803/
Das Ic habe ich selbst im Einsatz und Funkt bestens.

Also ich habe mich jetzt etwas mehr mit der Thematik beschäftigt

Komm nicht auf die Idee den Lüfter an ein GPIO Pin anzuschliesen!!!!! Nie!!

Ok Ich habe mich wahrscheinlich nicht ganz richtig ausgedrückt... Ich habe den Lüfter an einen der beiden 3,3V Pins angeschlossen und diesem kann man ja um die 500mA entnehmen, wenn man keinen weiteren Verbraucher am Raspberry Pi angeschlossen hat. Mein Lüfter ist zwar auf 5V und 200mA ausgelegt, aber diese Leistung brauche ich ja nicht. Deswegen habe ich ihn auf den 3,3V Pin gehängt. Jetzt läuft er ungefähr mit 150mA. Und das klappt super. Mittels eines Transistors und einem Python Script steuer ich den Lüfter jetzt in Abhängigkeit zur CPU-Temperatur.

Also mein Fazit für alle, die sich mit der gleichen Thematik befassen:
Den beiden 3,3V und den beiden 5V Pins kann man locker Strom für externe Verbraucher entnehmen (halt nur soviel, dass der Prozessor und alle weiteren sonstigen Verbraucher genug Strom haben, sonst stürzt der Raspberry Pi ab). Die GPIO Pins sind dagegen nur zur Signalsteuerung ausgelegt und sollten definitiv nicht der Stromversorgung von externen Verbrauchern dienen. Die GND Pins haben ja in sich keine Beschränkung.

Also man kann einen Lüfter ohne weiteres an einen Raspberry Pi anschließen (läuft bei mir auch schon ca. ein Jahr so und ist nichts durchgebrannt )