Raspberry Pi – Schaltplan und elektronische Planung

So ganz ohne das eine oder andere elektrische Bauteil geht unser Projekt nicht.

Wie im Anfangs Artikel unseres Raspberry Pi Projektes schon beschrieben, stellt sich für uns das Problem, dass wir ein Eingangssignal von 6 V am Pi anliegen hätten, wenn wir hier nichts unternehmen würden.

Wir haben jetzt hier aber eine einfache Aufgabe, denn der Raspberry Pi verkraftet eine Eingangsspannung bis 3,3 V.

Wir bedienen uns jetzt hier dem Prinzip der Spannugsteilung (http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler), um eine für den Raspberry Pi verträgliche Spannung zu erzeugen.

Wir benötigen dafür einfach 2 100 Ohm Widerstände, die in Reihe geschaltet sind. Zwischen den beiden Widerständen greifen wir die Spannung ab und Verbinden diesen mit GPIO 18 (Pin 12). Der Anfang der Reihenschaltung ist die Spannungsquelle (hier in dem Fall der Lieferant des Signals), das Ende ist GND (Erdung) am Pi.

Durch die Spannungsteilung bei 2 gleich großen Widerständen wird die Gesamtspannung quasi halbiert. Somit ergibt sich zwischen den Widerständen eine Spannung von U = 6/2 = 3V.

Jetzt noch die nebensächliche Frage, wie hoch ist die Stromstärke, die durch diese Schaltung fließt:

U = R * I
Gegeben: 6 V = U
Gesamtwiderstand R = 2*100 = 200 Ohm
I = U/R = 6 /200 = 0,03 A = 30 mA

Jetzt wollen wir noch eine LED in die Schaltung einbauen. Damit auch die LED leuchtet und nicht gleich brennt, benötigen wir einen Vorwiderstand für die LED.

Wir berechnen das jetzt für 2 Versionen. Im 1. Beispiel leuchtet die LED, wenn ein Eingangssignal anliegt, im 2. Beispiel wird die LED durch den PI angesteuert.

1. Beispiel:

Spannung U = 6V
Erforderliche Spannung für LED U = 2V
Stromstärke für LED I = ca. 10 mA = 0,01 A Herstellerangaben beachten!

R = Ud/I

Dabei ist Ud die Differenz zwischen der Gesamtspannung und der Spannung, auf die die LED ausgelegt ist !

Ud = 6 – 2 = 4V
R = 4/0,01 = 400 Ohm -> 2×200 Ohm-Widerstände

Beispiel 2:

Gesamtspannung U = 3,3 V (Signalausgang Pi)
Ud = 3,3 – 2 = 1,3 V
R = 1,3/0,01 = 130 Ohm

Hier ist dann auch ein 100 Ohm -Widerstand möglich, dadurch erhöht sich dann die Stromstärke, die durch die LED fließt. I = U/R = 1,3 / 100 = 0,013 A. Somit fließen anstatt 10 mA 13 mA .

Je nach dem, was ihr machen wollt, könnt ihr somit die entsprechenden Widerstände anschaffen.