El voltaje aplicado entre la base del transistor NPN y su emisor controla la corriente que fluye entre el colector y el emisor. Los transistores pueden operarse en una variedad de modos, pero en su caso, simplemente desea utilizar el transistor como una forma de cambiar un voltaje grande usando uno pequeño (es decir, "saturado"). En este caso, solo debe proporcionar un voltaje por encima de aproximadamente 0,7 V entre la base y el emisor del transistor. Este voltaje es bastante estándar para la mayoría de los transistores BJT (por ejemplo, BC109). El 3.3V que planeas usar está perfectamente bien. Los transistores tienen un límite de voltaje superior, pero definitivamente mucho más alto que 3.3V.

También debe colocar una resistencia en serie con 3.3V para limitar la corriente que fluye hacia la base del transistor. La corriente que permite que fluya hacia la base establece la corriente permitida para que fluya entre el colector y el emisor, con algún factor de ganancia, generalmente 100 o más. Entonces, si conoce la corriente que desea que fluya a través del relé, simplemente divida este número entre 100 para obtener la corriente que necesita para suministrar a la base. Debido a que la base debe estar al menos a 0.7V por encima del suelo, tome su 3.3V, reste 0.7V para obtener 2.6V (el voltaje que debe caer sobre la resistencia), y divida esto por la corriente que calculó que necesita en la base Para llegar a la resistencia a elegir. Es posible que desee proporcionar más corriente a la base solo para estar seguro, eligiendo una resistencia ligeramente más baja. Una resistencia más baja no dañará, hasta que la corriente que permite fluya exceda la clasificación de corriente base máxima absoluta del transistor.

El requisito actual del solenoide determinará la resistencia a usar. Dependiendo del solenoide, es posible que su Raspberry Pi no pueda conducir la corriente que necesita.

Ya que está conduciendo una carga reactiva (el solenoide almacena energía en su campo magnético, que se descargará en la dirección opuesta una vez que se retire la energía), debe colocar un diodo grande (por ejemplo, 1N4148) en paralelo para absorber la energía. De lo contrario, esto podría dañar el transistor.

Puedes usar un circuito como este:

El MOSFET mostrado manejará fácilmente 6A o más sin demasiado caliente, sin embargo, el diodo D1 debe actualizarse si la corriente es más de un par de amperios (por ejemplo, 1N5405). La principal información faltante es la corriente del solenoide.

Mire la hoja de datos del MOSFET y vea si puede predecir la disipación de energía cuando está encendido. La resistencia R2 apaga el MOSFET si la línea de transmisión se abre. R1 ralentiza un poco la conmutación y puede ayudar a proteger su MCU si algo malo sucede.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Si usa un transistor NPN, tendrá que suministrar una gran cantidad de corriente base (por lo general alrededor de 1/10 a 1/20 de la corriente del solenoide), que requerirá al menos otro transistor para activar el NPN a menos que el solenoide esté Muy baja corriente. Una posible configuración para hacer eso es con un darlington, pero eso disminuye aproximadamente 1 V, por lo que el transistor se calentará si el solenoide consume mucha corriente. Si su suministro de 3.3 V puede manejar la corriente base, sería mejor usar un transistor PNP + NPN (entrada baja activa). La conmutación es difícil para el transistor de salida, por lo que se debe considerar uno con un área de operación segura y buena (SOA) para evitar la falla de la segunda falla.

Basado en su enlace de hoja de datos suministrado, no hay información sólida sobre La corriente del solenoide a 12V. El 4750 ohmios es para 220 VCA, lo que hace que se trate de una bobina de 10 vatios, por lo que podría suponer que será más como 5 vatios a 12 VCC (generalmente las bobinas de CA son menos eficientes), lo que hace que la corriente sea de aproximadamente 450 mA. Entonces, un pequeño MOSFET hará un buen trabajo, y un 1N4005 está más que bien. Necesitaría una corriente de base de 25-50mA para que un BJT penetre profundamente en la saturación, por lo que un MOSFET es mejor.

Si piensas que un ingeniero de software podría manejar la electrónica como dices que deberías, empecé a decir un gran NO.

Si tiene conocimientos sobre el uso de TDD, le mostraré cómo lidiar con la electrónica utilizando TDD como ingeniero de software.

REFACTOR VERDE ROJO.

En electrónica, jugamos todo el tiempo con pruebas. Una hoja de datos es, de hecho, las pruebas de diseño convertidas en valores legibles por humanos, resultados esperados para una entrada dada y muy conocida.

Piense que su Raspberry Pi como una pieza de software elimina datos. Los datos están siendo procesados por varios elementos para obtener un resultado deseable.

La prueba de unidad viene en la mano.

Quiere poner un transistor en modo de interruptor de encendido. Si pones un GPIO, el solenoide se inicia y, si pones tu GPIO, tu solenoide se detiene.

Cosas que necesita entregar al transistor que desea:

• MOSFET: el transistor MOSFET no necesita ninguna corriente de entrada, solo necesita un voltaje entre la puerta y la fuente. Puedes leerlo desde cualquier hoja de datos buscando "Vth". Lo habitual es un transistor N-MOS con, en la mayoría , 3,3 voltios de "Vth" si Raspberry Pi entrega 3,3 voltios de GPIO. Puede colocar la salida GPIO directamente en la puerta sin ningún tipo de resistencia.
• BJT: el BJT necesita constantemente una corriente que fluya desde la base hasta el emisor. Esta corriente debe calcularse previamente y debe incluir un conjunto de resistencias entre la Base y GPIO para generar una corriente de entrada al terminal Base. Debe calcular la corriente generada usando el valor "Hfe" en la hoja de datos para asegurarse de que su circuito funcione como se espera. Los BJT envejecen más fácilmente que los MOSFET, y degradan sus propiedades, incluso la de "Hfe".

ROJO

Si elige MOSFET, que le recomiendo, debe aislar la salida y hacer el arnés de prueba fuera de la Frambuesa.

  

Nota: la principal diferencia entre la electrónica y el software es la   pruebas: nos encanta probar en electrónica y hacemos todas las partes   Lo más aislado, comprobable y esperado tanto como podamos. En mi   experiencia entre el firmware y el desarrollo de software, podría asegurar   Usted la parte del software no desea ninguna prueba, solo la gran cosa   trabaja y avanza en el próximo proyecto, esperando que el zombi nunca sea   ser resucitado.

Tu prueba fallará: no tienes ninguna fuente de voltaje. Bien, necesitarás dos: uno para 3.3 voltios y otro para 12 voltios.

Monte el circuito de Spehro Pefhany sin las resistencias en la puerta. NO PUEDES COLOCAR TU SOLENOIDE TODO Usa una resistencia para simularlo. La resistencia es tu objeto simulado.

Encienda ambas fuentes de alimentación. El orden no es muy importante, pero te recomiendo el 3.3 primero y el 12v, más adelante.

Vuelva a tomar nota: NUNCA DESCONECTE LA 3.3V CUANDO LA 12V ESTÁ ENCENDIDA . Es por eso que hay resistencias allí. La compuerta es como un condensador que se carga si se deja desconectado. Si se está burlando de la parte del circuito de entrada, es conveniente cambiar entre 0 y 3,3 voltios.

Verde

Ahora, puede poner su voltímetro y asegurarse de que el voltaje sea el mismo que el esperado en las fórmulas.

Cuando pones 0v, el MOSFET está en la zona de corte y no conducirá ninguna corriente. Cuando pones 3.3 v, el MOSFET probablemente estará en la zona de saturación (o zona de conmutación).

Si los valores que mide son similares al enfoque numérico, felicidades, pasó las pruebas de unidad y estará listo para la prueba de integración.

Refactor

¿Cómo será el refactor en electrónica?

• Sustitución del diseño con otros diseños cubre otras características

• Agregar nuevas funciones y mantener las originales

• Cambie alguna parte que quede obsoleta

¿Alguno de esos sonidos te son familiares? En software, hiciste esto todo el tiempo. O deberías hacerlo.

  

En electrónica, nuestro material de trabajo envejece, se rompe o presenta un mal funcionamiento durante su vida útil.

Y continúe usando el ciclo de refactor rojo-verde hasta que obtenga todos los parámetros probados y funcionando como se esperaba.

Espero que hayas disfrutado esta respuesta. Contiene información relacionada y consejos útiles, no es realmente una respuesta completa.