![\"\"](\"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-content\/uploads\/2023\/01\/DSC02639_cut-small.jpg\")
<\/a><\/figure>\n<\/div>\nVorwiderstand der LED berechnen<\/h2>\nElektronische Grundlagen<\/h3>\n
Leuchtdioden sind empfindliche Bauteile, die nur einen geringen Spannungsbereich erlauben. Im Datenblatt oder der Beschreibung findet sich die Spannung (Vorw\u00e4rtsspannung, kurz VF<\/strong> oder UF<\/strong>) und Stromst\u00e4rke (Vorw\u00e4rtsstrom IF<\/strong>) der LED:<\/p>\n Bei dieser LED sind 2,2 – 2,5V bei einer Stromst\u00e4rke von 20mA zul\u00e4ssig. Somit brauchen wir einen Vorwiderstand – wie bei den meisten LEDs, da diese \u00fcblicherweise mit weniger als 3,3V gespeist werden. Der Raspberry Pi liefert uns nur 3,3V oder alternativ 5V, beides w\u00fcrde das Limit von maximal 2,5V der LED deutlich \u00fcberschreiten. Berechnen l\u00e4sst er sich mit dem Ohmischen Gesetzt<\/strong> mit der Formel U = R * I<\/strong>. Dies ist auch als „URI-Dreieck“ bekannt:<\/p>\n U<\/strong> ist die Spannung<\/strong> in Volt (V): Wenn ein Potentialunterschied vorhanden ist (d.H. Elektronen\u00fcberschuss am Plus-Pol und Elektronenmangel am Minus-Pol), flie\u00dft Strom, um diese unterschiedlichen Ladungen auszugleichen.<\/p>\n Ein Widerstand R<\/strong> (Ohm \u03a9) ist grunds\u00e4tzlich jeder Verbraucher, da dieser den Stromfluss hemmt. Streng genommen haben sogar Bauteile wie z.B. Kabel einen Eigenwiderstand – der jedoch bei unserer Schaltung vernachl\u00e4ssigt werden kann. Gemeint ist in der Formel der Widerstand als elektrisches Bauteil<\/a>: Er soll den Stromfluss bewusst begrenzen, weil dieser ansonsten f\u00fcr eine Schaltung zu hoch w\u00e4re. In unserem konkreten Fall ist das die Leuchtdiode.<\/p>\n I<\/strong> steht f\u00fcr die Stromst\u00e4rke (A\/mA)<\/strong>. Sie gibt an, wie viele Elektronen sich in einem bestimmten Zeitraum durch den Verbraucher bewegen. Bei gro\u00dfen\/starken Verbrauchern wie einem Staubsauger flie\u00dft eine h\u00f6here Stromst\u00e4rke, als beispielsweise bei einer kleinen LED.<\/p>\n Um den Widerstand zu berechnen, muss die Formel zun\u00e4chst nach R umgestellt werden: R = U \/ I<\/strong>\r\nMit U ist hierbei die Spannung gemeint, die am Widerstand „verbraucht“ im Sinne von „zerst\u00f6rt“ werden soll. Also die Differenz zwischen der Spannung des Pi und der LED: 3,3V – 2,4V = 0,9V<\/strong>. Wobei 2,4V bei dieser LED im Bereich 2,2V – 2,5V frei w\u00e4hlbar ist. Je h\u00f6her die Spannung, um so heller die Leuchtdiode.<\/p>\n Die Stromst\u00e4rke ist im Datenblatt mit 20mA angegeben. Da wir die LED am Pi direkt betreiben, w\u00fcrde ich auf maximal 16 mA reduzieren<\/a>. Multiplizieren wir das Ergebnis mit dem Faktor 1000, bekommt man den Wiederstandswert in Ohm:<\/p>\n 0,9 V \/ 16 mA = 0,05625\r\n0,05625 * 1000 = 56 Ohm (\u03a9)<\/p>\n Da es Widerst\u00e4nde auch in Sets nur mit Abstufungen gibt, nimmt man entweder den n\u00e4chst gr\u00f6\u00dferen oder kleineren. Als Faustformel meist den n\u00e4chsten gr\u00f6\u00dferen, um Sch\u00e4den an den Bauteilen zu vermeiden. Es macht (vor allem bei kleineren Widerst\u00e4nden) Sinn, mit dessen konkreten Wert Gegenzupr\u00fcfen. Bei Gr\u00f6\u00dferen ist das Risiko \u00fcberschaubar: Im schlimmsten Falle ist der Strom so klein, dass die LED nicht leuchtet.<\/p>\n Zur Gegenpr\u00fcfung stellt man die Formel nach I um. Im Beispiel nehmen wir einen deutlich h\u00f6heren Widerstand von 82 Ohm:<\/p>\n I = U \/ R\r\nI = 0,9V \/ 82\r\nI = 0,1098 A | * 1000\r\nI = 10,98 mA<\/p>\n Wer den Wert eines vorliegenden Widerstandes in Form eines Bauteiles nicht kennt, der kann diesen anhand der Farbringe berechnen. Oder man nutzt einen Farbcode-Rechner aus dem Internet, beispielsweise diesen hier<\/a>. Dort gibt man die Anzahl und Farben der Ringe an. Dies wird zur Kontrolle grafisch dargestellt, sodass man es noch mal mit dem Bauteil vergleichen kann. Aus diesen Angaben berechnet die Seite den Wert. Dies kann n\u00fctzlich sein, wenn man lose Widerst\u00e4nde besitzt oder Sets, bei denen mehrere Werte zusammen in einer T\u00fcte geb\u00fcndelt wurden. <\/p>\n Generell ist zu empfehlen, sich nicht blind auf die Angaben aus einem Set zu verlassen, sondern mit dieser Methode nachzupr\u00fcfen. So wird ausgeschlossen, dass es zu irgend einer Verwechslung kam und man versehentlich einen anderen Widerstand nutzt als berechnet – wodurch es ggf. zu Besch\u00e4digungen von Bauteilen kommen k\u00f6nnte.<\/p>\n Leichtdioden m\u00fcssen korrekt gepolt angeschlossen werden. Es gibt mehrere Merkmale<\/a>, an denen man die Anschl\u00fcsse erkennen kann: <\/p>\n Den Minus-Pol der LED verbinden wir mit einem der schwarz gekennzeichneten Masse-Pins des Raspberry Pi. Es gibt mehrere, welcher davon spielt keine Rolle – ich nutze im folgenden Schaltplan den Pin 34. An den Plus-Pol wird der zuvor berechnete Widerstand angeschlossen, dessen Ende wiederum mit einem GPIO-Pin. Auch dieser ist frei w\u00e4hlbar, um Komplikationen zu vermeiden sollte dieser aber keine TXD-Doppelfunktion besitzen. Ich nutze Pin 3 (GPIO 2).<\/p>\n Die GPIO-Pins k\u00f6nnen mit verschiedenen Programmiersprachen angesteuert werden. Im folgenden nutzen wir Python: Die Skriptsprache gilt als Anf\u00e4ngerfreundlich und ist daher vor allem in der Raspberry Pi Welt recht verbreitet.<\/p>\n Das Skript wird in einer frei w\u00e4hlbaren Datei abgelegt, ich habe sie led.py<\/strong> genannt. Und kann danach mit Python gestartet werden:<\/p>\n Um es zu beenden, wie oben erw\u00e4hnt, die Tastenkombination STRG + C <\/strong>dr\u00fccken.<\/p>\n Python ist wohl der bekannteste, aber wie anfangs erw\u00e4hnt, kann man nahezu alle g\u00e4ngigen Programmiersprachen verwenden: C#, Java, C\/C++ um nur einige Beispiele zu nennen. Das direkte Ansteuern aus der Shell heraus ist ebenfalls m\u00f6glich. Aus diesen vielf\u00e4ltigen M\u00f6glichkeiten ergibt sich viel Potenzial f\u00fcr m\u00f6gliche Szenarien. Beispielsweise k\u00f6nnte man ein Programm schreiben, dass Daten von einer bestimmten Quelle abfragt. Im Falle eines bestimmten Ereignisses leuchtet die LED oder blinkt. Das k\u00f6nnte z.B. der Fall sein, wenn Aktualisierungen vorliegen. Oder bestimmte Daten in einer Datenbank vorhanden sind. Das hier gezeigte Szenario ist somit eher als Grundlage zu verstehen, auf dessen Basis man interessante Systeme verwirklichen kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Eine LED anzuschlie\u00dfen und mit einem kleinen Programm blinken zu lassen, ist eine klassische Einstiegsaufgabe f\u00fcr die GPIO-Pins des Raspberry Pi: Man ben\u00f6tigt nur wenige, einfache Bauteile. Die Verkabelung ist nicht zu komplex und man kann erste Erfahrungen mit Python oder einer anderen Programmiersprache sammeln. In diesem Beitrag werden wir einen passenden Vorwiderstand f\u00fcr die …<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":8979,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[671],"tags":[1042,1044,1025],"class_list":["post-8918","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-raspberry-pi","tag-elektronik","tag-gpio","tag-python"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8918","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8918"}],"version-history":[{"count":12,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8918\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10144,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8918\/revisions\/10144"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8979"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8918"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8918"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8918"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"https:\/\/u-labs.de\/portal\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/grafik-1.png\")
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<\/a><\/figure>\nBerechnung des Vorwiderstandes f\u00fcr die LED<\/h3>\n
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<\/a><\/figure>\nWelchen Widerstandswert hat mein Bauteil (wirklich)?<\/h3>\n
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<\/a><\/figure>\nAnschluss der LED mit Vorwiderstand an den Raspberry Pi<\/h2>\n
\n
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<\/a><\/figure>\n<\/div>\nAnsteuerung mit Python<\/h2>\n
import RPi.GPIO as GPIO\nimport time\n\nled_pin = 3\nwait_seconds = 1\nrunning = True\n\nGPIO.setmode(GPIO.BOARD)\nGPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)\n\ntry:\n while running:\n print("LED an")\n GPIO.output(led_pin, True)\n time.sleep(wait_seconds)\n\n print("LED aus")\n GPIO.output(led_pin, False)\n time.sleep(wait_seconds)\nexcept KeyboardInterrupt:\n GPIO.cleanup()\n running = False<\/code><\/pre>\n\n
python led.py<\/code><\/pre>\nAndere Wege und M\u00f6glichkeiten zur GPIO-Ansteuerung<\/h2>\n