Elektrische Grundlagen?

Heute ist Stammtischzeit:
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  • Ich habe mir zu den elektrischen Grundlagen der GPIO-Pins jetzt echt den Wolf gesucht, aber tatsächlich nichts qualifiziertes dazu gefunden. Selbst das Broadcom-Datenblatt zum BCM2835 schweigt sich dazu aus. Wie genau sieht das Innenleben aus (Ersatzschaltbild)?
    Also z.B. die immer wieder verwendete Beschaltung für eine LED, mit Vorwiderstand 270R, ist doch z.B. Käse. Das ergibt dann je nach Durchlassspannung grade mal einen Strom von 0.5mA!? Und angeblich sind die Ausgänge standardmäßig auf 2mA limitiert (wozu dann Vorwiderstände)?...


  • Das könnte Dir vielleicht weiterhelfen.

    http://de.scribd.com/doc/101830961/GPIO-Pads-Control2

    und das evtl. noch weiter


    Also z.B. die immer wieder verwendete Beschaltung für eine LED, mit Vorwiderstand 270R, ist doch z.B. Käse. Das ergibt dann je nach Durchlassspannung grade mal einen Strom von 0.5mA!? Und angeblich sind die Ausgänge standardmäßig auf 2mA limitiert (wozu dann Vorwiderstände)?...

    die Limetierung ist nicht begrenzt und kann die Treiber überfordern ! In Summe aller GPIO Ströme sogar die CPU in VCC und GND Strombelastung !

    Aber du hast Recht bei LED Spannungen von 1,8V bis 3,6V macht ein konstanter Wert von 270 Ohm keinen Sinn

    ich hatte mal einige vermessen:
    Weihnachtsbeleuchtung
    Weihnachtsbeleuchtung

    attachment.php?aid=1708
    attachment.php?aid=1711

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)


  • Ja, super, genau so was hebe ich gesucht - Danke!
    Wobei mein Englisch...!?
    "Source/sink current capability does not limit the current into or out of the pin, but only specifies the maximum current for which the output signal high/low voltage specifications will be met. If misused, output pins can be damaged by excessive current irrespective of the source/sink current programmed. After a reset, the RPi comes up with the GPIO outputs set to 8 mA drive capability."
    Ich blicke jetzt die Stromlimitierung immer noch nicht so recht. Gibt's die nun oder nicht?

    Den Vorwiderstand verwendet man, weil nicht alle LED's 3,3V als Betriebsspannung mögen.


    Schon klar, aber eine klassische LED hat was bei >1.5V Durchlassspannung. Ok. habe mich um eine Zehnerpotenz vertan: (3.3V-1.5V)/270R ~ 6,7mA


  • Ich blicke jetzt die Stromlimitierung immer noch nicht so recht. Gibt's die nun oder nicht?

    wozu schreibe ich überhaupt :s


    die Limetierung ist nicht begrenzt und kann die Treiber überfordern ! In Summe aller GPIO Ströme sogar die CPU in VCC und GND Strombelastung !

    besser als lesen scheint immer die Frage zu widerholen :lol:

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  • Ok, summa summarum verhalten sich die Pins als Output wie eine Spannungsquelle (nominale 3.3V High bzw. 0V Low ohne definierten Innenwiderstand)? Die Limitierung sagt eher, wie viele Transistoren da parallel geschaltet sind? Nach Reset bzw. Standard beim RPI sind bis 8mA also kein Problem?
    Ja, und als Input braucht es z.B. gen 5V keinen Levelshifter, sondern auch nur z.B. einen strombegrenzenden Widerstand, da ja Schutzdioden gegen Über-/Unterspannung vorhanden sind?


  • ...da ja Schutzdioden gegen Über-/Unterspannung vorhanden sind?

    eben nicht, wo liest du das ?

    das mit den Dioden war beim Atmel, der PI ist an den GPIO eine Mimose und es sind genug PIs hier gestorben, durch 5V von Relaisplatinen oder anderen Bastelleien. Auch wenn ein einzelner GPIO möglicherweise 8mA kann, die Summe aller GPIO sollte 50mA nicht übersteigen, eigentlich sollte kein GPIO Port zur Stromquelle umfunktioniert werden oder nur begrenzt ! 1-3mA halte ich für sicher, das klappt mit low current LED oder uh LED

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  • wozu schreibe ich überhaupt :s


    Entschuldige, hatte dein Post noch nicht gelesen, da er kam, während ich die Antwort schrieb.
    Aber mal ehrlich:


    die Limetierung ist nicht begrenzt


    !!???
    Eine Limitierung die nicht begrenzt? Der Duden gibt u.a. Begrenzung als Synonym für Limitierung an ;.)
    Aber Danke, ich glaube ich hab's jetzt verstanden.

    Einmal editiert, zuletzt von habichthugo (22. Juni 2014 um 17:49)


  • Eine Limitierung die nicht begrenzt? Der Duden gibt u.a. Begrenzung als Synonym für Limitierung an ;.)
    Aber Danke, ich glaube ich hab's jetzt verstanden.

    ich kann nix für die englische Beschreibung

    Limetiert ist die Lieferfähigkeit der Treiber durch deren Einstellung ! ohne Begrenzung

    wenn ein Treiber bei 8mA nicht kaputt geht heisst es doch nicht ich darf einen Kurzschluss machen !

    vielleicht wird das jetzt klarer.

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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)


  • siehe Anhang

    ich bleibe skeptisch, dann hätten nicht so viele GPIO aufgegeben, ist das Bild wirklich von broadcom ? oder ist hier eher der Wunsch der Vater des Gedankens ?

    Nee ich glaube das nicht, dazu habe ich zuviel eigene Erfahrung am Atmel was der so aushält (der kann über seine Ports sogar versorgt werden) und zuviel Berichte hier was der PI nicht aushält.

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  • Hi,


    ...
    Eine Limitierung die nicht begrenzt?
    ...

    ich denke mal, hier heisst Limitierung lediglich Grenzwert, der nicht überschritten werden sollte.

    BTW: Du scheinst recht fit in Sachen Elektronik zu sein, habichthugo. Da wird unser Berliner Elektroniker mal ein wenig entlastet ...


    //EDIT:
    Ich lese da äquivalent ...
    Wären die GPIOs abgesichert, dann hätte sich u.a. -> dieses <- und -> dieses <- Menschlein eine Menge Arbeit umsonst gemacht.

    cu,
    -ds-

  • ich bleibe skeptisch, dann hätten nicht so viele GPIO aufgegeben, ist das Bild wirklich von broadcom ? oder ist hier eher der Wunsch der Vater des Gedankens ?

    Nee ich glaube das nicht, dazu habe ich zuviel eigene Erfahrung am Atmel was der so aushält (der kann über seine Ports sogar versorgt werden) und zuviel Berichte hier was der PI nicht aushält.


    Naja, wo das her stammt weiß ich natürlich auch nicht. Wäre aber nicht ungewöhnlich.
    Und der Strom muss natürlich limitiert werden, also Pin nicht einfach nach z.B. 5V kurzschließen, sondern über was > 1,8kR ([5V-3.3V]/1mA).


    BTW: Du scheinst recht fit in Sachen Elektronik zu sein, habichthugo. Da wird unser Berliner Elektroniker mal ein wenig entlastet ...


    Ich arbeite in einer E-Technik-Bude, bin aber eigentlich tech. Informatiker.
    Und derzeit bläht sich mein RPI-Projekt von 'eben mal Ubuntu-Desktop ersetzen' zu 'löse erst mal elementarste Probleme' (wie z.B. Überstehen von Netzausfällen) immer weiter auf...


    Ich lese da äquivalent ...
    Wären die GPIOs abgesichert, dann hätte sich u.a. -> dieses <- und -> dieses <- Menschlein eine Menge Arbeit umsonst gemacht.


    Kann sein. Ich habe jetzt schon so viele tolle Schaltungen gesehen, die für mich wenig Sinn machen, auch wenn sie funktionieren mögen. Ich werde bei Gelegenheit mal so'n Pin über 1,8k auf 5V ziehen und gucken, was passiert...

    Einmal editiert, zuletzt von habichthugo (22. Juni 2014 um 18:24)

  • Wahrscheinlich nichts negatives. Wenn du den Strom misst, werden evtl. ~0,5mA in den Eingang hinein fließen.


  • "Source/sink current capability does not limit the current into or out of the pin, but only specifies the maximum current for which the output signal high/low voltage specifications will be met. If misused, output pins can be damaged by excessive current irrespective of the source/sink current programmed.
    After a reset, the RPi comes up with the GPIO outputs set to 8 mA drive capability."


    D.h. nach meiner Auffassung, daß softwaremässig Spielraum für die Einstellung gegeben ist. Das bedeutet (zunächst) nicht, daß der RPi defaultmässig auch so (=8mA) eingestellt ist - was eigentlich von der RPi foundation auch irgendwo dokumentiert sein sollte, denn das Zitat stammt doch aus dem BCM-Datenblatt?

    Gruß, mmi


  • D.h. nach meiner Auffassung, daß softwaremässig Spielraum für die Einstellung gegeben ist. Das bedeutet (zunächst) nicht, daß der RPi defaultmässig auch so (=8mA) eingestellt ist - was eigentlich von der RPi foundation auch irgendwo dokumentiert sein sollte, denn das Zitat stammt doch aus dem BCM-Datenblatt?

    die Frage habe ich schon vor Monaten gestellt aber keiner der Softis hat mal die Register der aktuellen Einstellung wheezy z.B. ausgelesen...

    ist vermutlich eh uninteressant weil immer noch gilt die Summe aller GPIO sollte 50mA nicht übersteigen und somit der GPIO Port als Stromlieferant wirklich nur für einzelne Ports sinnvoll ist aber nie für alle und es werden bei vielen Bastelleien auch viele Ports benutzt.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Also, die Dioden sind eindeutig da. Ich habe mehrere Ports als Input konfiguriert und mit 'feigen' 4,7k gen 5V gezogen. Wie zu erwarten sieht man über dem Widerstand ca. 1V (= 5V - 3,3V - 0,7V [Durchlassspannung der Diode]). Sonst (4,7k gen 3,3V oder 0V) sind darüber 0V zu messen, d.h. der Pin ist hochohmig. Die ca. 0,2mA im E-Fall sollte die Schutzdiode problemlos mit machen. Meine Ports scheinen jedenfalls nicht gelitten zu haben.
    4,7k deshalb, weil man so den Pin auch aus versehen als Output konfigurieren kann und dann schlimmsten falls ca. 1mA fließen. Sollte man also problemlos universell zur einfachen Kopplung an Elektronik mit 5V-Level verwenden können und schlimmsten Falls bei HF Probleme machen...

    Die SW-mäßig einstellbare Stromlimitierung raff ich ehrlich gesagt doch nicht. Was genau passiert, wenn z.B. die (defaultmäßigen) 8mA eingestellt sind und ich aus (nur) einem Pin dann doch 18mA ziehe? Und gilt das nur für Source oder auch für Sink (max. 12mA)?

    Einmal editiert, zuletzt von habichthugo (23. Juli 2014 um 11:52)


  • Also, die Dioden sind eindeutig da. Ich habe mehrere Ports als Input konfiguriert und mit 'feigen' 4,7k gen 5V gezogen. Wie zu erwarten sieht man über dem Widerstand ca. 1V (= 5V - 3,3V - 0,7V [Durchlassspannung der Diode]).

    viel interessanter wäre ja die Spannung am GPIO gemessen in dieser Konfiguration !
    wäre da eine Diode müsstest du dort 3,3V +Schwellspanung dieser Diode messen, also 3,3V +x


    Die SW-mäßig einstellbare Stromlimitierung raff ich ehrlich gesagt doch nicht. Was genau passiert, wenn z.B. die (defaultmäßigen) 8mA eingestellt sind und ich aus (nur) einem Pin dann doch 18mA ziehe? Und gilt das nur für Source oder auch für Sink (max. 12mA)?

    (es gilt für beide weil CMOS)

    Deine Steckdose ist mit 16A abgesichert und es hängt nix anderes dran ! und du nimmst ein Verlängerungskabel mit 1mm² oder 0,5mm² (Das Kabel ist für unter 10A zugelassen) und hängst einen Elektroofen oder Grill an welcher 16A saugt. Was denkst du passiert am zu dünnen Kabel ? Will ich die ganzen 16A saugen nehme ich das richtige Kabel dafür.

    Ein Treiber liefert eben 8mA ich kann den überlasten, will ich mehr als 8mA muss ich mehr Treiber zuschalten !

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)


  • viel interessanter wäre ja die Spannung am GPIO gemessen in dieser Konfiguration !
    wäre da eine Diode müsstest du dort 3,3V +Schwellspanung dieser Diode messen, also 3,3V +x


    Ja, ist so (4V). Bei mir sind die Verhältnisse aber auch fast optimal, wenn ich den RPI über USB-Host mit ziemlich genau 5V versorge...


    (es gilt für beide weil CMOS)


    Hm, warum haben die dann max. 18mA Source und max. 12mA Sink?


    Deine Steckdose ist mit 16A abgesichert und es hängt nix anderes dran ! und du nimmst ein Verlängerungskabel mit 1mm² oder 0,5mm² (Das Kabel ist für unter 10A zugelassen) und hängst einen Elektroofen oder Grill an welcher 16A saugt. Was denkst du passiert am zu dünnen Kabel ? Will ich die ganzen 16A saugen nehme ich das richtige Kabel dafür.

    Ein Treiber liefert eben 8mA ich kann den überlasten, will ich mehr als 8mA muss ich mehr Treiber zuschalten !


    Da in Stufen von 2mA konfigurierbar macht dann ein Treiber eher 2mA. Ich kann aber nur alle Treiber auf ein Mal konfigurieren. Andererseits habe ich in Summe nur 50mA verfügbar. Und warum stelle ich dann die Treiber dann nicht generell auf Maximum (18mA)? Wo/Was wäre der Nachteil?

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