Lüftersteuerung (Ein/Aus) über Transistor per GPIO - wie anschließen?

[lenlennart]

Hallo zusammen,

ich habe anscheinend in den letzten Tagen drei Transistoren gegrillt - zwei leiten gar nicht mehr, einer leitet dauerhaft (auch ohne Basisstrom)... daher dachte ich, frage ich doch mal um Hilfe

Ich will einen einfachen kleinen 5V Lüfter über meinen Pi4 schalten.
Hierzu habe ich hinter den Lüfter (zwischen Lüfter und GRD) einen NPN Transistor (BC548C) gesetzt, den ich nun über GPIO schalten will.

Frage 1: Wie rum muss der Transistor angeschlossen werden?
Nach meinem Verständnis muss der Collector an Plus (also an den Lüfter) und der Emitter an GRD - siehe:
(Quelle: https://www.elektronik-kompendium.de/si ... 201291.htm)
Mit dieser Verkabelung habe ich aber wohl die ersten beiden gegrillt...

Frage 2: Was ist bei der Spannung zu beachten?
Den Lüfter kann ich mit 5V und 3,3V betreiben, an der Basis stehen die 3,3V des GPIOs an.

Frage 3: Was ist bei der Stromstärke zu beachten?
Der Lüfter zieht angeblich 10mA, an der Basis stehen ja die 50mA der GPIO an.
Ich habe testweise die Basis des Transistors mal an 3,3V permanent gehängt, weil mein python nicht funktioniert hat - mit der Ergebnis, das er nun auch kaputt ist...

Jegliche Hilfe und Erklärung ist gern gesehen!
Danke Lennart

[smartifahrer]

Hast du den Transistor so wie auf dem Schaltbild angeschlossen? Dann ist es kein Wunder das die Transistoren kaputt gehen.
Aber nun erst mal zu deinen Fragen.

Frage 1: Plus muss bei einen NPN Transistor an den Kollektor. Das Bild von Elektronik Kompendium dient nur der Verdeutlichung der Spannungs- und Stromverteilung und steht so auch genau als Überschrift darüber. Es wird nicht gesagt das ein Transistor so zu verwenden ist. Dazu später mehr.

Frage 2: Jeder Transistor schaltet ab einer bestimmten Spannung an der Basis voll durch z.B. größer 0,7 Volt. Ab einer bestimmten höheren Spannung geht er dann kaputt . Gleiches gilt bei der Kollektor-Emitter Spannung. Die genauen Werte stehen im Datenblatt. Die GPIO Spannung und 5V des Lüfters sind erst mal nicht das Problem.

Frage 3: Wie bei den Spannungen gibt es auch beim Strom maximal Werte die nicht überschritten werden dürfen. Auch diese stehen im Datenblatt und sind von Transistor zu Transistor unterschiedlich.

Nun zu deinem Problem. Ich nehme mal an du hast den Transistor wie im Bild angeschlossen. 5Volt an den Lüfter und Kollektor und den GPIO-Pin an die Basis. Somit läuft der Lüfter gleich los auch wenn an der Basis erst mal keine Spannung anliegt. Da der Transistor noch nicht schaltet, fließt der gesamte Strom, bei dir um die 10 mA durch den Lüfter.
Ab einer Spannung von etwa 0,7 V an der Basis, wird die Kollektor-Emitter Strecke leitend und es beginnt ein Strom durch den Transistor zu fliesen. Je höher die Spannung an der Basis desto leitfähiger wird der Transistor bis das max. erreicht ist. Bei 3,3 Volt GPIO ist er auf jeden Fall maximal. Leitfähig. DIe führt nun dazu das fast der maximal mögliche Strom vom 5 Volt Anschluß durch den Transistor fließt, dieser sehr heis wird und kaputt geht.

Wie geht es nun richtig? Nun am Ende der von DIr verlinkten Seite sind Links zu den Möglichen Grundschaltungen und die Verwendung als Schalter. https://www.elektronik-kompendium.de/si ... 208031.htm

Wichtig ist dabei sind die Widerstände. Diese begrenzen den Strom und sind so zu wählen das die Grenzwerte des Transistors nicht überschritten werden. Beim Schalten von Relais und Motoren empfiehlt sich der Einsatz einer Freilaufdiode. Ist auch auf der Seite beschrieben.

Hier ist eine Anleitung die dir weiter hilft. Der Motor ist hierbei der Widerstand zwischen +5 V und dem Kollektor den du in anderen Schaltbildern findest. Es empfielt sich aber auch ein Widerstand zwischen GPIO und der Basis um den Strom auch an dieser Stelle zu begrenzen und den Raspi zu schützen.
https://codingworld.io/project/mit-tran ... en-steuern

[lenlennart]

Hallo smartifahrer,

starke Antwort, danke!
Allerdings habe ich den Transistor eher wie auf folgendem Bild angeschlossen:

https://hackernoon.com/how-to-control-a ... 13b6e7f92c

... Nur eben genau andersherum, da ich verstande habe, der Kollektor soll auf Plus (= Ausgang Lüfter) und der Emitter soll auf Minus (= GRD).
.. oder habe ich das falsch verstanden?

[mline]

Allerdings habe ich den Transistor eher wie auf folgendem Bild angeschlossen:
[img]https://hackernoon.com/hn-images/1*l6cEydrQ4nQqa...

Das ist falsch.

Der Pfeil am Transistorschaltbild zeigt dir die Stromrichtung an.

Der Strom muss bei einem NPN von Kollektor zu Emitter fliessen. Außerdem fliesst beim NPN der Strom von Basis zu Emitter.
Das bedeutet, dass der Strom vom Lüfter beim Kollektor rein und beim Emitter raus muss.

Darum gehört das schwarze Kabel vom Lüfter (also GND) an den Kollektor und der Emitter an GND. Wenn Basis geschalten, fliesst der Strom dann von 5V durch den Lüfter, über den Kollektor durch den Transistor durch zum Emitter und weiter nach GND.

Du solltest dir vielleicht nochmal genau durchlesen wie ein Transistor funktioniert. Die von dir zitierte Seite
https://www.elektronik-kompendium.de/si ... 201291.htm
ist dafür schon ganz gut geeignet.


*edit*
Achja. Du solltest außerdem bei der Basis niemals ohne Vorwiderstand arbeiten. Der Strom von GPIO kann sonst - wenn du den Transistor richtig angeschlossen hast - ungehindert nach GND fliessen. Also quasi ein Kurzschluss gegen GND. Das kann die Pi zerstören

[lenlennart]

Darum gehört das schwarze Kabel vom Lüfter (also GND) an den Kollektor und der Emitter an GND. Wenn Basis geschalten, fliesst der Strom dann von 5V durch den Lüfter, über den Kollektor durch den Transistor durch zum Emitter und weiter nach GND.

*edit*
Achja. Du solltest außerdem bei der Basis niemals ohne Vorwiderstand arbeiten. Der Strom von GPIO kann sonst - wenn du den Transistor richtig angeschlossen hast - ungehindert nach GND fliessen. Also quasi ein Kurzschluss gegen GND. Das kann die Pi zerstören

Hallo,

Danke für die Antwort.
Also habe ich den Transistor doch richtig herum angeschlossen (eben nicht wie auf dem Bild). Mein Problem: Er schaltet nicht mehr. Habe ich ihn wegen Kurzschluss Basis - Emitter gegrillt?
Welches Maß gibt die maximale Stromstärke für die Basis an? Ich finde immer nur eine Maximal-Angabe für Kollektor (beim BC548 sind das 500mA)...

Grüße!

PS: Steht tatsächlich auf der Website:

Generell hat eine Sättigung keine negativen Auswirkungen, solange der maximale Basisstrom nicht überschritten wird. Wenn doch, dann wird der Transistor zerstört.

... Nur scheint mir I-Bmax nirgendwo angegeben...

[mline]

PS: Steht tatsächlich auf der Website:

Generell hat eine Sättigung keine negativen Auswirkungen, solange der maximale Basisstrom nicht überschritten wird. Wenn doch, dann wird der Transistor zerstört.

... Nur scheint mir I-Bmax nirgendwo angegeben...

Hier wird der Sättigungsbetrieb beschrieben (also wenn Uce kleiner ist als Ube). Dies war bei dir ja nicht der Fall bzw. hattest du den Transistor ja laut deiner Beschreibung falsch herum angeschlossen (was vermutlich die Ursache für die Zerstörung war).

Mein Rat für dich: Bevor du überhaupt irgendwas mit der Pi machst solltest du eine kleine Schaltung mit dem Transistor, nem Taster und einer LED auf einem Breadboard aufbauen. Wenn du 100%ig verstanden hast was du da tust und wie die Komponenten funktionieren wirst du auch mit der Pi keine Probleme mehr haben