Preguntas básicas sobre un circuito simple (relé controlado por GPIO en RaspberryPi)

Como dice el texto explicativo, el relé está "activo bajo" pero, por varias razones, quiero controlarlo desde el RPi como un dispositivo "activo alto" (es decir, suba un pin GPIO a alto para activar el relé, y bájelo a cero para desactivarlo).

El texto que lo acompaña le explica que el GPIO alto (3.3 V) encenderá el transistor que conecta el colector al emisor y, por lo tanto, bajará el relé. Esto le da su comportamiento deseado.

¿Cómo se determina el tamaño de la(s) resistencia(s)?

La unión base-emisor del transistor se comporta como un diodo y tendrá una caída de 0,7 V cuando la corriente fluya a través de él. Eso deja 3,3 - 0,7 = 2,6 V en la resistencia base.

La resistencia base de 2,2 kΩ se elige para dar suficiente corriente base para encender el transistor en "saturación". es decir, la caída de voltaje del colector-emisor ha bajado lo más posible. En el ejemplo, la corriente base vendrá dada por$I = \frac V R = \frac {2.6}{2k2} = 1.2 \ \text {mA}$. Si el transistor tiene una ganancia de corriente alta, esto puede ser suficiente.

¿Cuál es el propósito de la resistencia de 10K?

Ayuda a mantener el transistor apagado cuando su microcontrolador se está encendiendo y el GPIO no está en modo de salida porque el programa aún no se ha iniciado.

Este diseño implica para mí que el RPi y el relé deben compartir un terreno común. ¿Es esto cierto?

Correcto.

¿Significa que también deben compartir la misma fuente de alimentación?

No. Los relés pueden y, a menudo, reciben alimentación de un suministro de voltaje más alto. Esta es una de las razones por las que el diseño de colector abierto es tan popular, ya que proporciona un medio para realizar la traducción de voltaje entre circuitos.

1. Está determinado por el voltaje de salida de GPIO, el voltaje base del transistor y la corriente de accionamiento base requerida.

2. La resistencia de 10k es para mantener el transistor apagado cuando el pin GPIO no es una salida por algún motivo, como arrancar o estar mal configurado como entrada.

3. Sí, el emisor del transistor debe conectarse junto con la tierra de Raspberry Pi; de lo contrario, no hay bucle para que fluya la corriente. No necesitan compartir una fuente de alimentación, pueden tener diferentes voltajes, siempre que las tierras sean comunes.

Este diseño implica para mí que el RPi y el relé deben compartir un terreno común. ¿Es esto cierto?

La bobina del relé debe tener una tierra compartida. Los contactos del relé, en absoluto :)