Raspberry Pi: Lüfter mit NPN Transistor ein- und ausschalten

Mit einer einfachen Schaltung lassen sich Geräte mit dem Raspberry Pi schalten: Das kann eine LED oder in unserem Beispiel der ICE Tower Cooling Fan. Dazu brauchen wir den Lüfter, einen NPN Transistor und einen Widerstand. Mit einem Steckbrett (Breadboard) und Jumper-Kabeln lässt sich die Schaltung ganz ohne Löten aufbauen. Anschließend lässt sich unser genutzte GPIO-Pin am Raspberry per Software ein und ausschalten: So schaltet man dann Lüfter oder LED mit der Transistor-Schaltung ein oder aus.

Wir verwenden für diese Schaltung den ICE Tower Cooling Fan: Dieser lässt sich mit 5V und 3,3V betreiben und braucht keinen zusätzlichen Widerstand vor dem Lüfter selber.

 
Für die Schaltung benötigt man:

• Den Raspberry Pi
• Einen Lüfter zum Schalten
• Einen NPN Transistor (BC 547)
• Einen Widerstand (10 kOhm
• Breadboard und Kabel

NPN Schaltung am Raspberry

Vom Raspberry Pi gehen drei Kabel zu dem Breadboard: Ein rotes Kabel kommt an den 5V Anschluss (GPIO Pin 4). Ein schwarzes Kabel kommt von dem nebenan liegenden GND-Anschluss (Pin 6). Das dritte Kabel ist bei uns weiß und dient zum Steuern. Es wird an Pin 8 angeschlossen: Der wird später auch als GPIO14 bezeichnet.

» Zur Übersicht der GPIO Ports mit ausdrucksbarer Schablone!

Befindet sich die gerade Seite des NPN Transistors vorn, wird das Kabel zum Raspberry mit dem rechten Beinchen des Transistors verknüpft. Das schwarze GND-Kabel zum Lüfter kommt an das linke Beinchen.

Das rote Kabel des Lüfters wird direkt mit dem roten Kabel von Pin 4 des Raspberry Pi verbunden. Das weiße Kabel wird mit dem mit mittleren Anschluss des NPN Transistors verbunden: Zwischen das Kabel und den Transistor kommt noch der 1 kOhm Widerstand. So angeschlossen lässt sich der Lüfter jetzt mit dem Raspberry Pi ein- und ausschalten.

NPN Transistor: Ein- und ausschalten

Um den Transistor mit dem Raspberry jetzt zu schalten (und damit den angeschlossenen Lüfter), startet man das Terminal unter Raspbian. Hier wechselt man in das Verzeichnis, über das sich die GPIO Ports steuern lassen:

cd /sys/class/gpi

Um die Pins zu schalten, meldet man sich als Root-User an: Der User Pi kann die GPIO Pins nämlich nicht steuern.

Als Root kann man jetzt zunächst den Pin aktivieren. Der folgende Befehl erstellt ein neues Verzeichnis mit dem Namen des GPIO Ports. Darüber lässt sich dieser dann steuern:

echo "14" > /sys/class/gpio/export

Wichtig ist die Zahl: Dies aktiviert GPIO-14 (Pin 8 auf dem Board). Anschließend setzt man die Richtung auf “Out”: Der Pin wird damit als Ausgang aktiviert, nicht als Eingang: Den Eingang bräuchte man zum Beispiel für einen Bewegungs-Sensor oder Licht-Sensor am Raspberry.

echo "out" > /sys/class/gpio/gpio14/direction

Nachdem der Port aktiviert und als Ausgang definiert ist, kann man ihn auch steuern. Um den Lüfter jetzt einzuschalten, hilft dieser Befehl:

echo "1" > /sys/class/gpio/gpio14/value

Zum Ausschalten sendet man statt der “1” den Wert “0”:

echo "0" > /sys/class/gpio/gpio14/value

So lässt sich der Lüfter jetzt über die Konsole steuern: Diese Schaltung lässt sich aber auch in Skripten nutzen, die den Lüfter abhängig von der CPU Temperatur steuern.