RGB ledstrip aansturen via Raspberry Pi

Ook met 24Volt moet dit gewoon werken.
Maar ik zou voor de veiligheid opto couplers tussen de PI en de transistoren zetten.

De TIP120 is geen Mosfet, maar een Darlington transistor. Je zal dus ook een weerstand in de basis op moeten nemen, om je GPIO pin niet te frituren.

Inderdaad optocouplers gebruiken dan ben je zekerder van je zaak.

Let op je weerstanden, zoals gezegd gaat er nu een onbeperkte basisstroom lopen en dat vinden je GPIO pinnen niet leuk. Weerstandje van 220 ohm denk ik. (GPIO is 5 volt neem ik aan).

De rpi gpio's zijn 3v3 en niet 5v resistent, ze zijn dus zeer kwetsbaar. Optocouplers lijkt mij hier ook aangewezen.

Thanks voor de reacties en advies over octocouplers. De gpio van de pi zijn inderdaad 3,3v resistant, ik zal eens gaan puzzelen op een aangepast schema, dan kom ik er hier nog wel op terug.

Aan de hand van wat voorbeeldjes heb ik het volgende schema in elkaar geklust. Ik weet eigenlijk niet zo goed hoe ik de weerstanden voor de TIP120 moet uitrekenen.

De R1 heb ik op 280 Ohm gezet gebaseerd op de datasheets van de 4N25 waarbij afhankelijk van de fabrikant de Vf van de input LED tussen de 1,05 en 1,2 ligt. Met de Pi op 3,3V en 8mA kom ik dan op een veilige waarde van rond e 280 Ohms.

Mijn vraag nu alleen nog of dit schematje een beetje deugt en hoe ik de weerstand R2 kan berekenen.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op dinsdag 21 mei 2013 23:19:56 (60%)

Je zoekt op Ib sat in de datasheet, saturation, verzadigd, ik dacht bij die TIP120 iets van 10-20 mA. Er zitten twee transistoren in (darlington) dus je Vbe is waarschijnlijk iets van 1,2-1,5

24 - 1,5 = 22 / 1kΩ = 22 mA

Ik vind het volgende in de Datasheet:
VCE(sat), Collector-emitter saturation voltage:
IC = 3 A IB = 12 mA, 2V max
IC = 5 A IB = 20 mA, 4V max

R = (24-2)/0,012 = 1k8 Ω

En als ik het goed heb kan ik hiervoor geen 1/4w resistors gebruiken maar P = 0,012*24 = 2,88 W, dus een 3W resistor?

Zou iemand nog feedback kunnen geven op het schema met onderstaande aanpassingen, dus R2 naar een 1k8 met 3W power rating. Wegens beschikbaarheid wordt de TIP120 vervangen door TIP121.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op woensdag 22 mei 2013 00:42:27 (24%)

Hoeveel stroom mag een GPIO pin van de RPi leveren? Het zou me niks verbazen als dit minder dan 8mA is.

Verder zou ikzelf een MOSFET pakken in plaats van een darlington. Scheelt je 3 weerstanden en veel nutteloos verstookt vermogen (10W is niet niks!).

Hm volgens mij heb ik een rekenfoutje gemaakt voor de power rating, moet zijn 0,28W dus dat scheel weer.

Dacht dat de Pi's GPIO hardware default 8mA is en je kan het programmeren door drive strength in te stellen. Al kan je niet niet alle pins tegelijk met 8mA belasten, nu heb ik ze ook niet allemaal nodig.

Dus met een mosfet heb ik de R2 niet meer nodig?

Dat rekenfoutje scheelt idd flink
Maar inderdaad, als je MOSFETs gebruikt heb je die weerstand niet meer nodig. Zoek er wel een uit met een lage Rds_on, onder de 50mΩ moet prima haalbaar zijn voor onder de euro.

Edit: Hmm, de Vgs van 24V gooit wel een beetje roet in het eten... Waar ga je je onderdelen kopen, en moet het through-hole zijn?
Op mouser heb je in elk geval voor onder de 2 euro een geschikte MOSFET.

Met je transistoren gaat uiteraard ook gewoon werken hoor, als je geen geschikte MOSFET kan vinden.

[Bericht gewijzigd door Tommyboy op woensdag 22 mei 2013 00:46:06 (20%)

Hm ik zie trouwens in wat voorbeeld schemas met mosfets dat ze aanraden nog een weerstand te plaatsen tussen de gate en de source. En ook nog een diode tussen de drain en +24v als beveiliging. Dus dan heb ik ze toch weer nodig plus extra diodes.

Die diode is niet nodig als je alleen LEDs gaat schakelen (bovendien zit er al 1 in je FET).
Die weerstand tussen de gate en de source kan ik ook niet goed plaatsen. Ik kan me alleen een weerstand tussen de gate en drain voorstellen om te zorgen dat je FET dicht blijft als je de gate laat zweven.
Deze componenten gaan echter geen 0,3W verstoken zoals je basisweerstand bij een TIP12* wel gaat doen. Bedenk even dat die 3 basisweerstanden waarschijnlijk even veel gebruiken als een RPi model A.

K Thanks Tommy, ik ga op zoek naar de onderdelen en m'n schema aanpassen.
Qua mosfet, zoiets: http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0edb/0900766b80edbaf1… ?

Of trekt de gate date niet? Moet ik op zoek naar iets wat 24v op de gate toe laat? Deze Bv:
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/10ea/0900766b810ea046…

[Bericht gewijzigd door arapax op woensdag 22 mei 2013 01:14:23 (14%)

De Vgs moet minimaal 24V zijn. Beide FETs die je noemt halen dat niet.
Deze halen dat wel: http://nl.mouser.com/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Transistor…

kan je niet gewoon zo een cheap RGB controller tot 24 v nemen

http://www.benl.ebay.be/itm/12-24V-DC-12A-24Key-IR-Remote-Controller-F…

en dan via een IR led d"e afstandbediening emuleren?
Is galvanisch gescheiden, kost geen drol en alles zit er in voor minder dan 10 euro.

Op 22 mei 2013 00:53:08 schreef Tommyboy:
Die diode is niet nodig als je alleen LEDs gaat schakelen (bovendien zit er al 1 in je FET).
Die weerstand tussen de gate en de source kan ik ook niet goed plaatsen. Ik kan me alleen een weerstand tussen de gate en drain voorstellen om te zorgen dat je FET dicht blijft als je de gate laat zweven.

je haalt de termen "drain" en "source" door mekaar. Mijn ezelsbruggetje is: "open collector" heet tegenwoordig: "open drain". Dus die weerstand moet inderdaad tussen gate en source.

Als je met 24V bronspanning werkt, zou ik gewoon een spanningsdeler 1:1 maken, Dan krijg je 12V op de gate, problem solved.

Over de diode: Die body-diode van de fet wordt pas "handig" als je een full-bridge maakt. DAN zijn er andere fets die de juiste body diode hebben. Ga een Motor PWM-en met een enkele fet en je FET gaat er aan omdat ie steeds de inductie van de motor in de zener- max VDS te verduren krijgt.

Heb je voor die spanningsdeler dan niet hele dikke weerstanden nodig?
Als de FET de 24v volt aan kan op de gate dan is dat overbodig lijkt me.

Voor zover ik het begrepen heb, wil je met de uitgang van een opto de gate van een mosfet aansturen. Door met 1k / 1k een spanningsdeler te maken kan je de gate aansturen met 12V.

Je moet je realiseren dat je toch nooit een push/pull driver krijgt. Dus de aansturing is zwak. Zelf zou ik er voor kiezen om gewoon een 5V buffer chipje te nemen. HCT familie of HC. En die dan een logic-level mosfet te laten aansturen. Dan heb je VEEL betere drive strength en kan je dus veel hogere PWM frequenties gebruiken. (of heb je bij constante PWM frequentie minder verliezen).

Okee ik heb het schema wat aangepast met Mosfets en een spanningsdeler. Voglens mij kan de mosfet uit het schema hier toegepast worden.

Nog een vraagje over de octocoupler, de 4N25's die ik tegenkom hebben een CTR van 20%, is dat een probleem? Of kan ik beter een octocoupler met een CTR van 100% zoeken?

Kunnen de R1 en R2 overigens gewoon 0,25W resistors zijn?

Ik heb inmiddels de onderdeeltjes binnen, ik heb de 4n25 vervangen door een pc817 en de mosfet is een buz11 geworden. Ik heb het circuitje even op een breadboard gezet met een enkele optocoupler en mosfet. Voordat ik deze aansluit op m'n pi heb ik het circuit doorgemeten, zonder spanning op deel links van de coupler.

De spanningsdeler werkt ik meet 12v na de eerste weerstand.

Na de octocoupler met ik 5v, klopt dit wel? Zou dit niet 0 moeten zijn zonder spanning op het linker deel?

Na de mosfet tussen de drain en + meet ik 24v, je zou denken dat deze ook 0 zou moeten zijn zonder spanning op links.

Ik doe vast iets fout, kan iemand mij op weg helpen?

Ehh.
Als de optocoupler "uit" staat, laat ie z'n uitgang "doen wat ie wil" HIJ trekt hem nergens heen.

Een "gate" van een mosfet wil uit zichzelf ook nergens heen. Dus als je links niets doet zal je een "willekeurige" spanning op de gate van de mosfet zien. Het schema zal dus niet werken.
(als je gaat PWM-en, trekt de opto de gate zo nu en dan "hoog" en dat zal ie dan blijven. )

Thanx rew, ik heb nu even voor het gemak een Arduino aangelsoten op het circuit ipv een Pi. Stuur een PWM signaaltje over het circuit, ik meet nu aan de andere kant van de optocoupler inderdaad een variende spanning van ca. 5 to 12V. Op de drain blijft echter de hele tijd 24V staan, de ledstrip dimt dus ook niet.

Precies wat de verwachting is. Je moet een pulldown weerstandje monteren tussen de gate en de source van de mosfet.

Ik had gisteren bij een mosfetje een 1k weerstand gebruikt. Ik PWM op 31kHz. De pulldown (ok, eigenlijk pullup, het was een P-mosfet) was 1k. Dan werd de tijdconstante van het ontladen van de gate rond de 4 microseconde. Dus als ik de gate 1/256 probeer aan te sturen 0.13 µs, dan bleef de FET nog bijna 4 µs langer aan. Dus ik heb daar een 100 ohm weerstand van gemaakt. De "extra" stroom is nu wel 50mA. Dat is best veel! Ik kan me dat in dit geval wel veroorloven. Maar jou opto zal er wel moeite mee hebben.

Ik snap nog niet waarom het zo lang duurde. Volgens mij zeggen de specs dat ik met 1k nog steeds max 1 microseconde mag verwachten. Vandaag eerst de boel werkend krijgen. Later zien we wel weer verder.

Omdat jij "visueel" de boel "stil" moet zien te krijgen is een pwm frequentie van 100 Hz ook prima. Dan maakt die 4 microseconde niet zo veel meer uit.

Ik heb een 1k resistor tussen de gate en de source gezet en het werkt nu inderdaad, maar ik krijg wel een hickup. De Arduino heeft een pwm frequentie van ongeveer 490 Hz.

Ik gebruik het standaard voorbeeld pwm programmatje voor de arduino om te testen die de duty cycle in stapjes van ongeveer 2% verhoogt tot 100% en weer verlaagt tot 0%. De strip gaat tot de max en dimt niet helemaal tot nul dan dan gaat hij heel kort uit. Waarschijnlijk moet ik ergens nog iets tunen.

Hoe kan ik overigens berekenen hoeveel dit ding verstookt, kortom wat voor type weerstandjes ik moet toepassen tussen de gate en source 0,25W of 1W?