Fremde Spannung an GPIO, was kann passieren?

L I V E Stammtisch ab 20:30 Uhr im Chat
  • Hallo und noch frohe Weihnachten.

    Was passiert mit einem GPIO, wenn er als Output programmiert ist und an seinen Pin 3,3 Volt angelegt werden?
    Der Hintergrund der Frage ist folgender:
    Ich möchte mit den GPIOs mehrere Relais schalten lassen. Parallel möchte ich aber auch diese Relais mittels Tastenschalter händisch schalten können. Ich dachte, ich kann dazu die 3,3V von PIN1 nehmen.

    Kann was passieren, wenn der GPIO auf Low steht, der zugehörige Taster gedrückt wird und so daran auch die 3,3V anliegen?

    Und wie sieht es aus, wenn der GPIO gerade schaltet, also auf High steht und gleichzeitig die Taste gedrückt wird?

    Viele Grüße
    DocAdams

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

  • na was wird wohl passieren wenn du liegst und dir jemand am Ohr zieht weil er meint du müsstest aufstehen und du liegenbleiben möchtest ?

    Dein Ohr geht kaputt ........

    Einer wird aufgeben, im Zweifel der PI Port.

    Wozu also solche Gewaltatacken ?

    du kannst doch den Taster und den GPIO an ein ODER Gatter mit 2 Eingänge schalten

    http://de.wikipedia.org/wiki/Oder-Gatter

    Damit eben kein Ausgang gegen seinen Willen wo anders hin gezogen wird.

    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 Turael (26. Dezember 2013 um 12:56)


  • Die GPIO pins vertragen problemlos 3V3 , egal wie sie eingestellt werden


    OK wenn du dich darauf verlassen willst ist es doch OK !

    Ich würde diesen Rat ohne Strombegrenzung niemanden geben !

    Ein Widerstand davorzuschalten ist meiner Meinung nach besser !

    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)


  • Hallo und noch frohe Weihnachten.


    Ja, danke, und dir auch so.
    :)



    Was passiert mit einem GPIO, wenn er als Output programmiert ist und an seinen Pin 3,3 Volt angelegt werden?


    Wenn er gerade auf High steht, vermutlich nicht viel. Vermutlich wird er auf dem Pin etwas Strom ziehen, da er den ja selber nicht ganz bis 3,3 Volt bekommt.
    *ohne Gewähr*



    Kann was passieren, wenn der GPIO auf Low steht, der zugehörige Taster gedrückt wird und so daran auch die 3,3V anliegen?


    Dann tritt der Rauch aus. Das ist nicht gut. Der Rauch ist für die Funktion des Bausteins unabdingbar. Der muss immer im Gehäuse bleiben.


    Im Ernst:
    Einen Pin zum Ausgang machen, Relais dran.
    Einen zum Eingang und über einen Schutzwiderstand zum Schalter.
    Den Rest in der Software abhandeln.

    Und wenn die Ports nicht reichen, gibts ja noch i2C GPIO Extender.

    spruch.png

    Einmal editiert, zuletzt von combie (26. Dezember 2013 um 14:44)

  • Hi docadams,

    also ... bitte tu eines nicht: einen oder mehrere GPIOs mit Last zu beschalten. Du hast sonst nicht lange Freude an Deinem Wunderwerk der Technik ;) ...
    Dir stehen pro GPIO Pin etwa 6 bis 8 mA zur Verfügung ... das reicht niemals aus, ein Relais zu schalten. das wirst Du über eine Treiberstufe realisieren, und dann kann imho sowie nix mehr passieren, wenn Du das Relais mit einem Taster schaltest :) ...


    cu,
    -ds-

  • Servus,

    ich habe leider eine sehr dumme Frage... ich habe mit Elektronik gar nichts am Hut. Ich werde mir aber in nächster Zeit mal ein Steckbrett und LEDs besorgen.
    Ziel ist es einen Temperatur und Feuchtigkeitssensor anzuschließen. Aber das hat hier nichts zu suchen.

    Nun zu meiner Frage.
    Ich habe GPIO Ports mit 3,3V. Nun lese ich immer wieder, ich nehme einen Port, die LED und benötige dann einen Widerstand und gehe dann auf GND.
    GPIO->LED->Widerstand->GND
    Warum wird der Widerstand benötigt? Kann der Pi mit den 3,3V die er ausgibt nicht wieder umgehen?

    Bitte Steinigt mich wegen der Frage nicht... aber ich hab mit Strom überhaupt keine Ahnung....

  • Zitat

    Warum wird der Widerstand benötigt? Kann der Pi mit den 3,3V die er ausgibt nicht wieder umgehen?

    Der Pi liefert 3,3V
    Die Diode leuchtet bei irgendwas um 2V. Eine höhere Spannung läßt sie nicht zu.

    Wenn der Pi versucht die Spannung auf 3,3V zu ziehen, geht der Strom gegen unendlich. In der Praxis wird einer der Beteidigten in der Situation in Rauch aufgehen
    :) Und das wollen wir doch nicht :)

    Also begrenzen wir den maximal möglichen Strom auf einen Wert, den Pi und LED gut und lange überleben. Und das tut eben genau der Widerstand.

    spruch.png

  • Deine Fragen haben mit diesem Thema hier eigentlich nichts zu tun... Das nächste mal bitte einen eigenen Thread erstellen und vorher bitte auch die Forumsuche oben rechts benutzen!


    Jenachdem welche Farbe deine LED hat benötigst du einen bestimmten Vorwiderstand. Eine handelsübliche LED benötigt für Blau zwischen 2,9V bis 3,3V..
    Von - bis, um also sicher zu gehen das deine LED nicht durchbrennt schaltet man lieber einen kleinen Widerstand dazwischen. Wenn du zum Beispiel eine Grüne LED anschliest benötigst du i.d.R. keinen Widerstand solange du sie an 3V3 anschliest, da Grüne LEDs üblicherweise mit 3,3V bis 3,7V laufen - es gibt aber selbstverständlich auch Ausnahmen, deshalb immer drauf achten was der Verkäufer dazu schreibt wieviel Volt die LED maximal verträgt (wenn ers nicht dazu schreibt dann lieber wo anders kaufen)

    Warum (oder ob) aber der Widerstand ausgerechnet vor GND geschaltet werden muss kann ich dir auch nicht beantworten - habe selber auch schon Schaltungen gesehen wo der Widerstand auf der Plus-Seite vor der LED angebracht wurde und das auch schon selber so gesteckt aber keinen Unterschied feststellen können...
    Vielleicht erklärt das hier ja noch jemand mit mehr Ahnung, in verständlichen Worten :huh:


    /EDIT: combie: Hm ne, der Strom kann nicht gegen unendlich gehen ;) Aus einem 3V3 Volt Pin des RaspberryPIs kommen auch nur 3V3 raus und Ampere (Strom) sind bei den GPIO Pins ebenfalls begrenzt, üblicherweise auf 16mA pro 3V3 Pin aber insg. nicht mehr als 50mA (die 5V Pins sind vom USB durchgeschliffen)...

  • Edit: Ich habe absichtlich den Thread genommen. Es hat ja weitestgehen auch mit fremden Spannungen auf den GPIO Ports zu tun, auch wenn es nur gegen GND ist ;)


    Aber der Widerstand regelt ja den Strom runter. Das heißt es kommen dann die 2V von der Diode an den Widerstand und dann kommt dahinter weniger Strom raus.
    Versucht der Pi dann nicht auch die vollen Volt zu ziehen?

    Zitat


    Die Diode leuchtet bei irgendwas um 2V. Eine höhere Spannung läßt sie nicht zu.

    Wenn der Pi versucht die Spannung auf 3,3V zu ziehen, geht der Strom gegen unendlich.

    Passiert das mit Widerstand nicht auch? Er gibt 3,3V aus. Es gehen 2V durch die Diode und nach dem Widerstand kommt ja noch weniger raus. Das heißt doch das der Pi auch versucht voll zu ziehen?

    Sorry wenn ich so frage aber entweder leuchtet es mir nicht ein oder irgendwas hängt bei mir fest :huh:

  • Tu dir selber ein Gefallen und google nach " LED Vorwiderstand " und lies dann mal ein paar Seiten...


    Ich zitiere hier nur eines und hoffe das du den Rest selber liest:

    Zitat


    Soll zum Beispiel eine Leuchtdiode R mit einer Durchlassspannung UR von 2,2 Volt an einer Spannung U von 12 Volt betrieben werden, muss am Vorwiderstand RV eine Spannung UV von 9,8 V abfallen. Soll der Strom durch die Leuchtdiode 15 mA betragen, ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz für RV ein Widerstandswert von 653 Ohm.
    Die Verlustleistung an RV ist das Produkt aus Strom und Spannung und beträgt 147 Milliwatt, der Wirkungsgrad der Gesamtschaltung liegt bei nur 33/(147+33)=18 %.
    Vorwiderstand.png


    PS: Nein, dies hat eigentlich nichts mit "fremden Spannungen" zu tun da deine Fragen sich auf 3V3 und LEDs beziehen, also ein Verbraucher dazwischen geschaltet wird und es letzlich mittlerweile um Grundsatzfragen geht aber nicht um das eigentliche Thema! Die letzten 3 Posts haben nichts mit der ursprünglichen Frage des Themen-Erstellers zu tun!

  • Grundlagen Elektrotechnik:

    Reihenschaltung
    Widerstand und Diode bilden einen Spannungsteiler.
    Das heißt ein Teil der Spannung liegt am Widerstand, und der andere an der Diode.
    Der Strom fließt durch beide gleich.
    (Google und Wikipedia machen dich glücklich, es gibt tausende von Grundlagentutorials im Netz)


    Und natürlich ist es dabei völlig egal, ob der Widerstand an der Anode, oder Kathode sitzt.

    spruch.png

    Einmal editiert, zuletzt von combie (27. Dezember 2013 um 11:12)


  • da Grüne LEDs üblicherweise mit 3,3V bis 3,7V laufen

    woher stammen diese Werte ?

    ich hatte einige käufliche LED vermessen, kein GRÜNE erreicht deine genannten Volt !

    Quas454
    8. Dezember 2013 um 21:49

    selbst mit normalen 20mA gerechnet kamen die kaum an 3V da ich aber low current nutze bis maximal 5mA lag ich immer um 2-2,5V

    und nochmal LED werden nie ohne Vorwiderstand betrieben !
    ganz wichtig

    natürlich liefert ein GPIO Port nur begrenzten Strom, das könnte man als integrierten Vorwiderstand auffassen !
    Es ist aber trotzdem eine unsaubere Betrachtung und Bastlerstyle und kann u.U. LED oder Port beschädigen wenn die Strombegrenzung nicht ausreicht.



    Warum (oder ob) aber der Widerstand ausgerechnet vor GND geschaltet werden muss kann ich dir auch nicht beantworten - habe selber auch schon Schaltungen gesehen wo der Widerstand auf der Plus-Seite vor der LED angebracht wurde und das auch schon selber so gesteckt aber keinen Unterschied feststellen können...

    ob der Widerstand nach + oder nach - geschaltet ist ist in einer Reihenschaltung
    Quelle - R - LED total egal, es gilt nach Kirchhoff in einer Reihenschaltung ist der Strom an jeder Stelle gleich.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsche_Regeln


    Vielleicht erklärt das hier ja noch jemand mit mehr Ahnung, in verständlichen Worten :huh:

    s.o. besser als der Kirchhoff kann ich das auch nicht.

    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 12:04)

  • jar: Wie ich (gerade dir sollte das bekannt sein) bereits mehrmals schon geschrieben habe kommt das auf die jeweilige LED an, da es unterschiedliche LEDs mit unterschiedlichen maximal Werten gibt - deshalb soll man ja auch auf die Werte, die der Verkäufer angibt, achten...

    Meine GRÜNEN LEDs die ich hier habe vertragen problemlos 3,3V die ich ohne Vorwiderstand seit über 2 Wochen direkt am PI betreibe und das ist wie Ich finde Beweis genug


    Nicht zuletzt findet man solche Werte aber auch wenn man mal nach " LED Vorwiderstand " googelt - aber das nur nebenbei sonst hängst du dich wiedermal daran auf :(


    /EDIT:


    und nochmal LED werden nie ohne Vorwiderstand betrieben !
    ganz wichtig

    natürlich liefert ein GPIO Port nur begrenzten Strom, das könnte man als integrierten Vorwiderstand auffassen !
    Es ist aber trotzdem eine unsaubere Betrachtung und Bastlerstyle und kann u.U. LED oder Port beschädigen wenn die Strombegrenzung nicht ausreicht.

    Wieso muss man einen Widerstand verwenden wenn die LED 3,7V verträgt? :-/

    Dem GND oder GPIO pins macht das nichts aus wenn die LED mit 3V3 gespeist wird...

    Du wiedersprichst dich aber auch gerade selber:
    Die GPIO Pins des RaspberryPI haben bereits eine Strombegrenzung - da stimmst du auch noch mit überein, aber anschliesend schreibst du das es unsauber wäre und die Pins ohne Begrenzung beschädigen könnten - aber sie sind doch bereits ab Werk begrenzt und das sogar vorsorglich von den Entwicklern :D
    Ich wiederhole mich wirklich ungerne und hoffe inständig das ich das bereits geschriebene nun nicht noch mal wiederholen muss - die Zusammenhänge sollten hoffentlich langsam klar werden

  • Aber mal ganz allgemein gefragt. Kann der Pi mit der Spannung die er "ausgibt" auch später umgehen ?
    Soll heißen, er gibt 3,3V aus und wenn diese wieder am GND anliegen, geht er dann kaputt oder was macht er?

    Die Aussage von vorher: Wenn der Pi versucht die Spannung auf 3,3V zu ziehen, geht der Strom gegen unendlich.
    verwirrt mich total.
    Wie gesagt ich bin eine Elektro 0

    Edit: Was mir einleuchtet, wenn die LED nur 2V verträgt, und ich mit über 3V ankomme, dass diese Kaputt geht, verstehe ich, daher auch der Vorwiderstand.

  • Wie eigentlich in diesem Thread auch schon erwähnt wurde sind die GPIO Pins alle 3V3 - abgesehen von den 5V Pins natürlich

    Der RaspberryPI ist ein 3,3V System, alle Chips arbeiten mit 3,3V ... die 5V sind vom USB Port durchgeschliffen

    Die GPIO Pins vertragen also problemlos 3,3V - jagt man aber 5V drauf kann es sowohl die GPIO als auch den RPI beschädigen


    Die Aussage bezüglich "Strom unendlich" habe ich vorhin bereits klar gestellt - diese Aussage ist humbug/quatsch/unmöglich

    Die anderen GPIO Pins, also nicht nur die offensichtlich 3V3, geben ebenfalls 3V3 aus wenn sie auf OUT eingestellt werden.. Der maximale Strom bei allen 3V3 relevanten Pins beträgt aber nur umdie 50mA! Deshalb kann es auch schnell passieren das der GPIO überlastet wird, weshalb generell oft dazu geraten wird eine seperate Stromquelle zu verwenden um die 3V3 Geschichte nicht zu überlasten

    Und wie bereits erwähnt sind die 5V Pins vom USB durchgeschliffen - da es aber eine Polyfuse gibt die den Strom auf 1A global für den RPI begrenzt, der RPI für sich selber aber mindestens 700-800mA benötigt, stehen anderen Dingen nur noch umdie 200-300mA zur Verfügung. Schliest man dann aber auch noch ein USB-Gerät an, bleiben natürlich noch weniger mA für den Rest übrig usw usw usw


    Das alles kann man aber in diesem Forum bereits an mehreren Stellen nachlesen - wenn man denn nur mal die Forumsuche oben rechts nutzen würde ....

  • Zitat


    Aber mal ganz allgemein gefragt. Kann der Pi mit der Spannung die er "ausgibt" auch später umgehen ?
    Soll heißen, er gibt 3,3V aus und wenn diese wieder am GND anliegen, geht er dann kaputt oder was macht er?


    Solange das auf einem Pin stattfindet, ist alles ok.
    Verbindest du 2 Pins, welche beide Outputs sind, der eine auf 0 gesetzt, der andere auf 1, dann gehts kaputt.
    Verbindest du einen 1 Output Pin mit GND, dann gehts kaputt.
    Zumindest solltest du da sicherheitshalber von ausgehen und eine solche Situation zwingend vermeiden.

    Das Netz ist voll von Leidensgeschichten......

    Zitat


    Die Aussage von vorher: Wenn der Pi versucht die Spannung auf 3,3V zu ziehen, geht der Strom gegen unendlich.
    verwirrt mich total.



    Was passiert, wenn du die beiden Löcher in deiner 220V Steckdose mit einem Draht verbindest?
    Der Strom geht auch gegen unendlich. (er versuchts zumindest)
    Lichtbogen, vergasendes Metall, ein lauter Knall.
    Irgenwann löst dann auch mal die Sicherung aus.
    *Lass es, nicht ausprobieren*


    Die Formel ist U=I*R
    Oder umgestellt I= U/R

    Die Spannung am Schutzwiderstand der LED soll sein, naja, sagen wir mal 1,1V
    Bei einem Widerstand von 330 Ohm
    Macht das I=1,1/330=0,003A

    Jetzt machen wir mal eine Drahtbrücke aus dem Widerstand
    Sagen wir mal, die Drahtbrücke hat 0,002 Ohm
    I=1,1/0,002=550A

    Rechnerisch also 550A bei 1,1 V
    Das hält der Draht nicht
    Das hält der Pi nicht
    Das hält die Diode nicht
    Rauch steigt auf.


    Zitat


    Wie gesagt ich bin eine Elektro 0


    Das kannst du ändern.
    Du musst es nur tun.


    Zitat


    Die Aussage bezüglich "Strom unendlich" habe ich vorhin bereits klar gestellt - diese Aussage ist humbug/quatsch/unmöglich


    Der Physik sind Grenzen gesetzt.
    Werden diese Grenzen überschritten, sterben die Teile.
    Und "geht gegen Unendlich" heißt nicht, dass der Punkt Unendlich auch erreicht wird.

    Sind die Ausgänge des Pi wirklich Dauer kurzschlussfest?
    Ich werde mich da nicht drauf verlassen!

    spruch.png

    Einmal editiert, zuletzt von combie (27. Dezember 2013 um 12:23)


  • jar: Wie ich (gerade dir sollte das bekannt sein) bereits mehrmals schon geschrieben habe kommt das auf die jeweilige LED an, da es unterschiedliche LEDs mit unterschiedlichen maximal Werten gibt - deshalb soll man ja auch auf die Werte, die der Verkäufer angibt, achten...

    das ändert doch nix an grundsätzlichen sinnvollen Regeln !

    LED brauchen Vorwiderstände und bei rot geht oder fährt man nicht über die Ampel, auch wenn einige beweisen das sie überleben !

    und du pickst dir einen Sonderfall raus


    Meine GRÜNEN LEDs die ich hier habe vertragen problemlos 3,3V die ich ohne Vorwiderstand seit über 2 Wochen direkt am PI betreibe und das ist wie Ich finde Beweis genug

    ich sagte doch der PI begrenzt weil er nicht unendlich Strom liefern kann und das ist ein Vorwiderstand, nehme statt den PI ein Netzteil und die Diode brennt durch wenn der Strom nicht begrenzt wird.
    Da kannst du noch so viel nach Bastlerart argumentieren, falsch ist falsch.


    Wieso muss man einen Widerstand verwenden wenn die LED 3,7V verträgt? :-/ird...

    Eine LED verträgt keine Spannung, ich wünsche dir das du irgendwann mal Grundlagen lernst.

    Eine LED stellt bei einem Arbeitsstrom ! eine Spannung ein, diese Spannung ohne Strombegrenzung anlegen endet im Tod der LED, das sind Fakten die ich hier nie wegdiskutieren lasse !

    Wenn du mir nicht glaubst dann google, gehe in eine Berufsschule, frage Lehrer, Elektroniker oder Professoren, aber hör bitte mit dieser unsäglichen Diskusion auf !


    Dem ....GPIO pins macht das nichts aus wenn die LED mit 3V3 gespeist wird...


    Eine LED wird nicht spannungsgespeist !

    Es gilt nun mal nicht:
    die Erde ist eine Scheibe, der PI GPIO liefert unendlich Strom und es gibt keinen Bedarf für mehr als 2-3 Computer auf der Welt und 1MByte Speicher ist genug für alles.

    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)


  • Verbindest du 2 Pins, welche beide Outputs sind, der eine auf 0 gesetzt, der andere auf 1, dann gehts kaputt.

    Nein geht es nicht! (*widerhol*)


    Was passiert, wenn du die beiden Löcher in deiner 220V Steckdose mit einem Draht verbindest?
    Der Strom geht auch gegen unendlich.
    Lichtbogen, vergasendes Metall, ein lauter Knall.
    Irgenwann löst dann auch mal die Sicherung aus.

    Sorry aber der Vergleich ist quatsch.. Soviel hab ich von meiner Elektroinstallationslehre vor 20 Jahren noch behalten.. Du sprichst selber von 230V nicht von Starkstrom aber hier gehts um ein 3V3 Bauteil namens RaspberryPI!

    Beim RaspberryPI ist der Strom bei sowohl 3V3 als auch 5V begrenzt! Das kannst du kaum mit einer Steckdose oder sonst was vergleichen! Der Strom kann nicht "gegen unendlich" gehen! Thats fakt


    Es geht hier immer noch um Dinge die man an den RaspberryPI anschliest - nicht an irgendwelche imaginären Netzteile oder sogar Steckdosen!


    Aber so langsam hab ich auch keine Lust mehr - textet euch doch zusammen was ihr wollt oder hängt euch an Wörtern auf :-/


    just my 2 cents

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