Circuito simple con transistor usando Raspberry Pi

Estoy tratando de usar una Raspberry Pi para controlar un conjunto de 4 LEDs. Me gustaría controlar el LEDssoftware mediante el uso de un GPIOpin. Aquí está el esquema que se me ocurrió... (ignore el cable en la esquina superior derecha del diagrama, el transistor debería hacer o romper el circuito)

circuito

Usaré una 9Vbatería para alimentar 4 LEDsen serie. Cada uno LEDtiene una caída de voltaje de 2Vy una corriente nominal de 20mA. Por lo tanto, mi resistencia debería tener el valor de 50 Ohms(1/20 Vx 10^-3 A). El diagrama muestra un valor de resistencia incorrecto.

Mi problema es que no estoy seguro de lo que sucederá cuando conecte el pin de la Pi a la base del transistor. ¿Significará que el pin se conecta al 9Vcircuito y dibujará 20mAdespués de configurar el pin en alto? ¿O el voltaje de los pines tiene su propia influencia? (el pin opera en 3.3V).

Probablemente haya una mejor manera de hacer esto, pero estoy tratando de aprender sobre transistores, así que no quiero quitar el transistor.

¿Entiende que el colector y el emisor están en cortocircuito en el esquema?
@EugeneSh. Sí, noté en mi pregunta que el cable en la esquina superior derecha es erróneo y debe ignorarse
Y la razón por la que no está gastando la misma cantidad de energía en dibujar correctamente sus intenciones como espera que la gente de aquí responda, ¿cuál es?

Respuestas (3)

Así es como debes conectar el transistor NPN:

ingrese la descripción de la imagen aquí

R_GPIO debe limitar la corriente base a unas diez veces la corriente del LED dividida por la ganancia del transistor. Suponiendo una ganancia de 150 a la corriente de colector especificada:

R GRAMO PAG I O = 3.3 V − 0.7 V 10 ⋅ 20 metro A 150 ≈ 2 k

¿La fórmula que ha utilizado tiene un nombre? Nunca lo he visto antes y me gustaría saber más sobre él.
La fórmula es solo una forma ligeramente disfrazada de la Ley de Ohm: R = V/I. El voltaje a través de la resistencia base es el voltaje GPIO menos el voltaje base-emisor del transistor. La corriente de base requerida para saturar el transistor es 10 veces [la corriente del LED sobre la ganancia del transistor].

Una forma correcta de hacer esto es:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En un transistor NPN, el voltaje entre el emisor y la base nunca superará los 0,7 voltios. En su circuito, si un alto del Pi es de 3,3 voltios, eso dejaría el emisor en 2,6 voltios, lo que no es suficiente para encender los LED.

A mi manera, el voltaje del colector/emisor debe ser de aproximadamente 0,3 voltios cuando la salida Pi es alta. La resistencia base limita la corriente extraída de la salida Pi cuando es alta.

El penúltimo párrafo no sigue lógicamente: el voltaje no puede ser superior a 0,7 voltios, pero usted no dijo que no puede ser inferior, si fuera -5,7 V o menos, eso sería suficiente para los LED se enciendan.
Lamentablemente estoy bastante confundido por su respuesta. Cuando dice que el colector / emisor debería estar alrededor, 0.3V¿ha calculado eso restando los voltajes a través de los LEDs y la resistencia de las baterías 9 volts? Además, ¿por qué el transistor está conectado a ambos terrenos? No estoy seguro de lo que sucede en el punto en que el pin del emisor entra en contacto con la batería y el cable de tierra Pi (¿qué sucede con el voltaje/la corriente?)
@CSStudent: se acerca el Vce mínimo a medida que crece la colección actual. Es una propiedad de los transistores, y el número se encuentra en la hoja de datos. En general, sin embargo, es alrededor de 0,3. Todo lo que necesita hacer es conducir el transistor lo suficientemente fuerte para llegar allí.
@immibis Para obtener un -5.7V, necesitaría conectar el terminal de +9V a la red de +3.3V del RPi, y ciertamente podría encender los LED de esa manera ... pero no lo haría capaz de apagarlos.
@ W5VO No dije que no fuera cierto; Dije que no seguía lógicamente. (Y, de hecho, si hiciera eso, podría apagarlos en su mayoría aplicando lógica baja = 5.7V a la base)

Este circuito no funcionaría, incluso si el colector y el emisor no estuvieran en cortocircuito. Suponiendo una caída de voltaje de alrededor de 2 V en cada diodo cuando están encendidos, el emisor estaría sentado a unos 8 V, incluso si la resistencia estuviera en cortocircuito. La base debe ser aproximadamente 0,7 V más alta que el emisor para que el transistor permanezca encendido, aproximadamente 8,7 V. El Pi tiene salidas de 3,3 V y, por lo tanto, no es lo suficientemente grande como para mantener el transistor encendido

Ah, no estaba al tanto de la diferencia de 0.7V necesaria, solo pensé que se necesitaba algún tipo de corriente para activar el transistor, pero no sabía ningún valor exacto. ¿Hay alguna forma de obtener la salida de 3,3 V y aumentarla hasta el disparador de 8,7 V necesario?
@CSStudent Sí, Peter Bennet publicó de la manera correcta, que es poner los LED en el lado alto.
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