Fremde Spannung an GPIO, die Zweite

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo,
    da habe ich ja was ausgelöst mit meiner Frage . Leider war sie dann in den Hintergrund geraten, aber für mich noch nicht ganz gelöst.
    Es geht darum, was passiert mit einem auf Output geschalteten GPIO, wenn daran 3,3V angeschlossen werden (wenn der Taster gedrückt ist). Und das könnte passieren, wenn der GPIO auf 1 oder auf 0 geschaltet ist.

    Ich habe mal versucht, das kurz zu illustrieren. Der GPIO soll normalerweise das Relais schalten, ich möchte aber auch mittels Taster schalten können.
    Wenn ich Relais schreibe, meine ich eigentlich diese 8-Kanal-Relais-Karte von Raspiprojekt.de. Die sollte doch eigentlich der GPIO ohne Gefahr ansteuern können, oder?

    Rot habe ich mal die hier vorgeschlagene Diode eingezeichnet. Ist das so gemeint? Kann ich da eine 08-15-Diode nehmen?

    Oder wäre es besser, parallel zu der Relaiskarte völlig getrennt weitere Relais zu nehmen, die den Verbraucher (Rollos) schalten?

    Bitte nicht gleich wieder kaputtdiskutieren ;)

  • Hi,

    also noch mal von vorne:
    Tu Dir und Deinem RPi einen Gefallen, und schliesse keine Last an die GPIOs an, die mehr zieht als 6 mA.
    Das wird nix und wenns blöd läuft, nimmt der RPi Dir das übel.

    Relais schalten kannst Du imho nur über eine Treiberstufe. Hier hatten wir zu dem Thema mal einen ellenlangen Thread, der Dir alle Informationen liefern kann.

    Und damit erledigt sich m.E. das Problem, das Du angesprochen hast, von alleine.

    cu,
    -ds-

  • Das rote in deiner Zeichnung soll vermutlich eine Z-Diode darstellen - oder was ist das? ;) Wenn ja dann sollte die andersherum verschaltet werden - der Pfeil zeigt die Durchlassrichtung an

    Pin 8 (GPIO-14) wirst du dafür aber nicht benutzen können, der ist für UART reserviert


    "Treiberstufe" ist denk ich auch ein bischen zu viel "fachgesimpelt" worunter ich mir so auch nichts vorstellen kann ;) Siehst du aber auf folgendem Bild:
    12011311.gif


    Ich als Laie würde das über ein (NPN) Transistor realisieren (wie er auch in der "Treiberstufe" verwendet wird):
    Der Transistor dient als Schalter. An den Kollektor (C) legst du 5V und an den Emitter (E) dein Relais; der GPIO und dein Taster geht auf die Basis (B)
    02080312.gif

    Um den GPIO zu schützen schliest du (einen Widerstand und) eine Z-Diode in Sperrichtung davor.

    Der Transistor schaltet dann die Spannung von C nach E sobald der GPIO auf HIGH gestellt wird - allerdings muss die Basis die ganze Zeit befeuert werden damit der NPN durchschaltet... Was aber mit dem Taster ist weiss ich nicht......

  • Ja mittlerweile weiß ich was eine Treiberstufe ist - aber das kann man auch in den falschen Hals kriegen und denken das es was mit dem wörtlichen 'Treiber' zu tun hätte :D

    Der ULN2803A ist super, verträgt aber leider nicht viel Strom :-/


    Ich finds halt allgemein fraglich wieso docadams unbedingt Relais nutzen möchte, im Prinzip brauch man das ja nur für höhere Spannungen/Ströme ... Und dann ist auch die Frage ob es dauerhaft geschaltet bleiben soll oder gleich wieder abfallen soll (weil wegen Taster)

    Aber mittlerweile hat das nichts mehr mit der Überschrift zu tun, deshalb halte ich mich diesbezüglich ab jetzt lieber mal zurück :blush:


  • Hallo,
    da habe ich ja was ausgelöst mit meiner Frage . Leider war sie dann in den Hintergrund geraten, aber für mich noch nicht ganz gelöst.

    ja wenn du die Antworten nicht liest .....
    in #2 war die Antwort, ein ODER Gatter verwenden !


    Ich habe mal versucht, das kurz zu illustrieren. Der GPIO soll normalerweise das Relais schalten, ich möchte aber auch mittels Taster schalten können.

    deswegen ODER Gatter hier optimal mit 2 Eingänge (einen für den PI GPIO und einen für den Taster) der Ausgang vom ODER Gatter geht dann auf die Relaistreiberstufe, entweder der GPIO schaltet das Relais über eine Treiberstufe ein ODER der Taster schaltet das Relais über eine Treiberstufe ein.

    Nochmal, man zieht keinen Ausgang wie einen GPIO Port gegen seinen Willen in eine andere Richtung !
    Ist er low (0) also 0V oder GND mag er nicht gewaltsam nach +3,3V durch einen Taster gezogen werden !
    Ist er high (1) also ca. 3,3V mag er nicht gewaltsam nach 0V also GND durch einen Taster gezogen werden !


    Bitte nicht gleich wieder kaputtdiskutieren ;)

    Soll ich überhaupt noch was zu sowas schreiben, wenn es kaputtdiskutiert wird und eh ignoriert ?
    Es war die einzig sinnvolle Antwort in #2


    Hi,

    also noch mal von vorne:
    Tu Dir und Deinem RPi einen Gefallen, und schliesse keine Last an die GPIOs an, die mehr zieht als 6 mA.
    Das wird nix und wenns blöd läuft, nimmt der RPi Dir das übel.

    selbst die 6mA sind für mich noch nicht bewiesen, ich habe noch nicht mal die config von dem PI gecheckt, ist die für jedes OS immer gleich ?

    Du hattest selbst die Links geliefert die besagen wieviel Strom am GPIO gesaugt werden dürfen ist eine Programmierfrage !

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

    Die Tabelle sagt:
    2:0
    DRIVE Drive Strength
    0 = 2mA
    1 = 4mA
    2 = 6mA
    3 = 8mA
    4 = 10mA
    5 = 12mA
    6 = 14mA
    7 = 16mA

    ich weiss ja noch nicht mal welche Programmierung gilt, aber eines da scheinen wir uns einig zu sein

    alle Ströme aus den gesamten GPIO Pins dürfen in Summe 50mA nicht übersteigen

    also wenn die Programmierung so wäre das 6mA zulässig sind, dann nur für maximal 8 Ports !

    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)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (27. Dezember 2013 um 22:29)

  • Hallo,
    es war ja nicht böse gemeint mit der Bitte, nicht kaputt diskutieren. Aber so ganz ohne Grund wurde ja der Pfad von einem Mod nicht geschlossen. Da hatte ich erst mal dumm geguckt, dass ich nicht antworten konnte.
    Ich glaube, es wurden (wieder) bisher 2 Probleme diskutiert. Und ich bin für jeden Hinweis dankbar, der mir meinen Raspi am Leben hält.

    # Einmal: nie Relais pur über GPIO schalten.
    OK, Grund verstanden. Eigentlich hatte ich deshalb diese Karte ausgesucht. Ich dachte, dass ich da nicht noch eine zusätzliche Treiberstufe für jedes Relais benötige. Im beschreibenden Text steht:

    Zitat


    Der Bausatz von Kemo wurde ursprünglich entwickelt, um Relais über den Parallelport eines Rechners zu steuern. Da die Relais durch die Transistorstufe sicher in einem Bereich von 3 - 5 V schalten, eignet sich die Relaiskarte also auch hervorragend, um sie mit den GPIOs des Raspberry Pi anzusteuern. ....


    Leider steht dort und auch im Beiblatt nicht, wie viel Strom ein Kontakt zum _Schalten_ braucht. Betrieben wird die Karte mit 12V und braucht mindestens 0,8A. 8 Relais --> knapp 0,1A pro Relais. Das ist aber zum _ziehen_ des Relaiskontakte. Ich weiß nicht, ob man daraus den Strom zum Ansteuern ermitteln kann.

    # zum Anderen meine eigentliche Frage wegen der evtl. anliegenden Fremdspannung. Erst mal danke wegen der Richtung der Diode. Und vor allem auch Danke für den Hinweis wegen der Belegung der GPIOs. Da war ich wohl etwas sehr naiv, ich dachte, ich kann jeden GPIO nehmen. Da muss ich erst mal schauen, welchen GPIO ich überhaupt nehmen kann und wer für andere Dinge reserviert ist.
    Die Taster sollen nur im Sekundenbereich, maximal eine Minute, gedrückt bleiben. Ich möchte das alles zum Betreiben von 4 Rollläden einsetzen. Ich weiß, die werden mit 220V betrieben, aber mit diesen Spannungen kenne ich mich besser aus.
    4 Rollläden --> 8 Relais, wobei maximal 4 Relais (also GPIOs) gleichzeitig geschaltet dürfen, was man aber auch noch steuern kann, dass nicht alle auf einmal hoch oder runter fahren. Also an der Gesamtlast der GPIOs sollte es nicht scheitern.

    So, und jetzt bitte nicht steinigen wegen der Frage: ULN2803 und ein ODER-Gatter sind unterschiedliche Dinge, nicht wahr? Zumindest kann ich im Datenblatt von Reichelt nichts keine ODER-Gatter-Funktion erkennen.

    Also ein ULN2803 ist die Antwort auf Problem #1 und ein ODER-Gatter oder Z-Diode ist die Antwort für Problem #2 . Ist das so?

    Viele Grüße
    DocAdams

    1x RaspberryPi 2, 1x RaspberryPi 3, 1x OpenELEC, 1x RaspberryPi 4 mit ioBroker ,


  • Jepp ... prinzipiell ja ...

    Wenn es allerdings nur um das kurze Schalten geht, könntest Du imho mit einem oder mehreren Tastern einen oder mehrere Ausgänge des ULN2803 quasi überbrücken ... wenn Du verstehst, was ich meine ...

    cu,
    -ds-

    das ist auch richtig :thumbs1:

    Da ein ULN keine high Volt ausgibt sondern nur nach GND schaltet wird beim Überbrücken vom Ausgangstransistor des ULN auch nur ein ODER simmuliert, ist genau wie 2 parallel geschaltete Schalter (im Gegensatz zum GPIO der nach +3,3 ODER nach GND schaltet)

    Der ULN schaltet ja immer nur nach GND und das darf man am ULN Ausgang mit einem Taster nach GND überbrücken.

    http://openbook.galileocomputing.de/it_handbuch/bilder/02_004.png

    Der eine Schalter nach - (GND) ist der ULN der andere ein Taster

    Das darf man auch beliebig lange weil es keinen Unterschied macht ob der Transistor vom ULN immer an ist also nach GND geschaltet hat oder der Taster oder beide ......


    So, und jetzt bitte nicht steinigen

    niemals !


    ULN2803 und ein ODER-Gatter sind unterschiedliche Dinge, nicht wahr?

    ja

    etwas über Logik Gatter:

    Bild:
    http://www.hki.uni-koeln.de/sites/all/file…r_symbole_1.gif


    Artikel:
    http://de.wikipedia.org/wiki/Logikgatter
    http://www.jb-electronics.de/html/elektroni…d_artikel02.htm
    http://sus.ziti.uni-heidelberg.de/Lehre/DSTVorle…ogik_Gatter.pdf

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    http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~simonis/prakt…logik-Hilfe.pdf

    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)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (28. Dezember 2013 um 01:03)


  • Die Taster sollen nur im Sekundenbereich, maximal eine Minute, gedrückt bleiben. Ich möchte das alles zum Betreiben von 4 Rollläden einsetzen. Ich weiß, die werden mit 220V betrieben, aber mit diesen Spannungen kenne ich mich besser aus.
    4 Rollläden --> 8 Relais, wobei maximal 4 Relais (also GPIOs) gleichzeitig geschaltet dürfen, was man aber auch noch steuern kann, dass nicht alle auf einmal hoch oder runter fahren. Also an der Gesamtlast der GPIOs sollte es nicht scheitern.

    Hm wären dann nicht Schütze besser geeignet? Das Relais was du verwenden willst ist für maximal 25V und 3A empfohlen - da steht zwar auch "250V möglich" aber betonen sollte man "möglich", das würde ich so interpretieren dass es bei Dauerbetrieb schneller kaputt gehen könnten...


    PS: <klugscheiss> Vor einigen Jahren wurden aus 220V -> 230V </klugscheiss> ;)

  • OK, Grund verstanden. Eigentlich hatte ich deshalb diese Karte ausgesucht. Ich dachte, dass ich da nicht noch eine zusätzliche Treiberstufe für jedes Relais benötige. Im beschreibenden Text steht:


    Leider steht dort und auch im Beiblatt nicht, wie viel Strom ein Kontakt zum _Schalten_ braucht. Betrieben wird die Karte mit 12V und braucht mindestens 0,8A. 8 Relais --> knapp 0,1A pro Relais. Das ist aber zum _ziehen_ des Relaiskontakte. Ich weiß nicht, ob man daraus den Strom zum Ansteuern ermitteln kann.


    @ docadams: Ich habe diesen Beitrag jetzt erst gesehen. Einfach wäre gewesen, den zu fragen, der die Dinger verkauft, also mich. Ich hätte kurz nachgemessen und Dir gesagt, dass Du

    • bedenkenlos die Relais mit den GPIOs betreiben kannst, da auf der Karte bereits eine Schaltstufe vorhanden ist,
    • auch wenn die GPIOs als Ausgang konfiguriert sind bedenkenlos 3,3V (VCC) angelegt werden können und
    • das es problemlos möglich ist, die GPIOs mit Tastschalter zu übersteuern.


    Das Relais was du verwenden willst ist für maximal 25V und 3A empfohlen - da steht zwar auch "250V möglich" aber betonen sollte man "möglich", das würde ich so interpretieren dass es bei Dauerbetrieb schneller kaputt gehen könnten...


    Möglich heißt in diesem Fall, dass man Leuten die basteln wollen empfehlen sollte bei 25 Volt zu bleiben. Eigentlich ist bis 48 Volt noch alles i.O., aber das ist ne andere Geschichte. Also die Relais gehen des wegen nicht früher kaputt, aber Netzspannung ist was für Profis, deswegen steht das da so.

  • Ich weiss ja nicht, wie aktuell das Thema noch ist, aber 230V Wechselspannung würde ich inzwischen niemals wieder mit Relais schalten! Die Diskussion hier zeigt ja die Abgründe, die sich da auftun... (können)...

    Ich verwende nur noch SolidState-Relais:

    • Optokoppler als Eingang, damit eine sichere Potentialtrennung,
    • Steuerstrom, der vom RasPi aufgebraucht werden muss bei wenigen mA, um die IR -Diode im Inneren des Teils zum Leuchten zu bringen,
    • Es gibt Ausführungen mit integriertem Nullspannungsschalter, da wird im Nulldurchgang geschaltet, keine Einschaltstromstöße oder sowas... super!
    • Ausschalten erfolge im Nulldurchgang des Stromes, prinzipbedingt keine Abreißfunken, keine (HF-) Störungen..., keine Freilaufdioden notwendig
    • Supereinfache Schaltung... (1 Widerstand (330...470 Ohm), 1 SolidState-Ralais... fertig)
    • Preis: es gibt bei Reichelt 8A/400V Typen für ca. 3-4€...
  • Mannnn, kaum ist man ein paar Tage abwesend, rutscht man ganz schön tief. Ich meine, das spricht für das Forum:bravo2:

    Ich habe mir mal die Rollladenmotore angeschaut, für die das Ganze ja irgendwann mal bestimmt sein soll. Sie benötige bei 230V 120Watt, sagen wir mal zur Sicherheit 150Watt. Da ist mir die Relaiskarte dann doch etwas knapp, wenn ich die Aussage 25V 3A, also 75W, richtig interpretiere. Aber die Relaiskarte wird sicher nicht für umsonst hier eingeflogen sein...

    Ich habe so ein SolidState-Relais noch nicht in der Hand gehabt, ist also Neuland.
    Du meinst sicher so etwas. Ich möchte einen Motor schalten, also eine induktive Last.
    Ist das richtig, dann lieber einen ohne eingebauten Zero-Cross-Circuit, wie diesen hier?
    Werde ich Kühlkörper benötigen, auch wenn sie nur ein ... zwei mal am Tag für ca. 40 Sekunden schalten sollen?
    Leider habe ich bei Reichelt nichts über Steuerstrom und -Spannung gefunden. Bzw. habe ich gefunden die Angabe Input 50mA/6V. Die sind aber für den GPIO geeignet? Ohne Treiberstufe?

    Viele Grüße
    DocAdams

    1x RaspberryPi 2, 1x RaspberryPi 3, 1x OpenELEC, 1x RaspberryPi 4 mit ioBroker ,

  • Hm, ich schalte nur rein ohmsche Lasten (Heizungen).
    Im Datenblatt (liegt bei Reichelt unter "Dokumente") steht, dass man damit auch Motoren, Lüfter und Spulen schalte kann... aber ob das wirklich geht ??? kein Plan.

    Der Optokoppler - Eingang hat eine Flusspannung von 1,2-1,4V bei 20mA (normale IR Diode). Ich betreibe den einfach per Vorwiderstand z.Zt. so um die 150Ohm (bin nicht sicher, muss nachsehen), also ohne Treiberstufe. Die 50mA sind der maximale Strom, den man da reinlassen darf ... Ich kann ja mal den VW vergrößern... um mal zu sehen, was da minimal benötigt wird...

    Mal rechnen: 230V/150W = 0,66 A; Pv = I*Uf = 0,66A * 1,5V = 0,98 W

    Kühlkörper würde ich trotzdem verwenden, und wenn es nur ein kleines "Fähnchen ist...": Der Type, den du angeführt hast, kann bis 100°C...

    Alternativ könntest du Mosfets zum Schalten verwenden ;), die sind "Leistungslos"...

  • Hallo,
    also das mit den SolidStateRelais ist mir jetzt klar. Nur mit dem Darlington-Arrays blicke ich noch nicht durch.
    Ich bin kein Elektroniker, darum frage ich mal mit meinen Worten.
    Der ULN2803, wirkt der wie ein Öffner? Also, wenn am Eingang Strom anliegt, liegt am dazugehörigen Ausgang kein Strom an? Das wäre nicht gut, weil dann ja so gut wie immer der GPIO an sein müsste und nur wenige Sekunden am Tag aus.
    Wenn ich das richtig verstehe, sind die UDN´s das Gegenstück, z.B. der UDN2981
    Könnte ich den für meine Aufgabe nehmen?

    Viele Grüße
    DocAdams

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