Fragen zu Input-Output Volt / mA pro Pin

  • GutenMorgen,

    ich hoffe, ich bin im richtigen Unterforum gelandet... :)

    Ich habe mir ein Modell B bestellt, welches ich gestern erhalten habe. Primär möchte ich ihn zum Experimentieren nutzen, weshalb mir die GPIO-Schnittstelle besonders zusagt. Ich hätte 1-2 Fragen zum Thema Input/Output Spannung/Strom an den einzelnen Pins.

    Meine Fragen dazu:

    Pin - Mode Input:

    - Stimmt es, dass maximal 3,3 Volt vom Sender (Sensor usw.) an einem Pin anliegen dürfen (um Schäden zu vermeiden) ?

    - Ein Eingangsignal über 1,8 V wird als logische 1 und alles darunter als logische 0 interpetiert?

    - Wie hoch dürfen die maximalen Eingangs-mA sein?

    Pin - Mode Output:

    - Wenn ich per Programmierung diesen Pin als logische 1 definiere, wie hoch ist dann die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom an diesem Pin?

    - Kann ich festlegen, wie viel mA der Pin nach "außen" schickt bzw. wie hoch ist der Standarwert?

    Das GPIO hat mehere Ground-Pins. Warum? Darf an solch einem Ground-Pin auch nur eine spezielle Spannung / Eingangsstrom anliegen (um Schäden zu vermeiden) ?

    Schon ein mal vielen Dank im Vorfeld :)

  • ca. 17 mA kann ein GPIO ab. Am Eingang dürfen maximal 3,3V anliegen. Masse ist Masse, die GND sind alle verbunden und da legt man keine Spannung an. Strom begrenzt man mit einem Widerstand, einfach so begrenzt der GPIO den Strom nicht, also schließt Du eineb 3,3V Motor an zieht der zuviel Strom und mindestens der GPIO ist hin. Eingangspannungen kann man, wenn man genau weiß wie hoch die Spannung ist mit einem Spannungsteiler anpassen, besser ist jedoch ein Pegelwandler.

  • Danke erstmal für die Antwort(en).

    Zitat

    ca. 17 mA kann ein GPIO ab

    Meinst du einen einzelnen Pin oder den gesamten GPIO?

    Zitat

    Masse ist Masse, die GND sind alle verbunden

    Warum gibt es dann mehrere davon am GPIO? :s

    Zitat

    und da legt man keine Spannung an

    Ich meinte, wenn ich den Stromkreis schließe (Spannungsquelle > Schaltkreis > GND), dann ist - nach meinem Verständnis - hinter dem letzten Verbraucher immer noch Spannung auf der Leitung, die am Endpunkt (GND) immer noch anliegt. Oder ist das nicht weiter tragisch, da am GND kein Widerstand ist, weshalb dort kein Strom erzeugt wird(?) Bin mir da nicht mehr sicher..

    Einmal editiert, zuletzt von GrayFox (27. Juni 2014 um 08:48)

  • > Meinst du einen einzelnen Pin oder den gesamten GPIO?
    Ein einzelner. Es ist aber ratsam, WEIT darunter zu bleiben.

    Alle zusammen koennen 50mA liefern

    > Warum gibt es dann mehrere davon am GPIO?
    Weil es praktisch ist. Es koennte aber auch mit dem Layout
    zusammenhaengen, wegen Abschirmungen, einfachere Entstoerung,
    ...

    > Ich meinte, wenn ich den Stromkreis schließe (Spannungsquelle > Schaltkreis > GND), dann ist
    > - nach meinem Verständnis - hinter dem letzten Verbraucher immer noch Spannung auf der Leitung,
    > die am Endpunkt (GND) immer noch anliegt.
    Die Spannung wird relativ zum Ground gemessen, Ground ist also die Referenz (= 0)

    > Oder ist das nicht weiter tragisch, da am GND kein Widerstand ist, weshalb dort kein Strom
    > erzeugt wird(?) Bin mir da nicht mehr sicher..
    Wenn genuegend Strom fliesst, kann der Widerstand der Ground-Leitung tatsaechlich dazu
    fuehren dass eine Spannung vom Ground-Pin zur Spannungsversorgung zu messen ist.

    Bei diesen Stroemen ist aber die Elektronik vom Raspi wahrscheinlich schon kaputt ...

  • Zitat

    ca. 17 mA kann ein GPIO ab


    Falsch! (halb falsch)

    In der Standard Einstellung 8mA.
    Danach tritt Rauch aus.
    Softwartechnisch von 2mA bis 16mA konfigurierbar.
    (ohne Gewähr)

    Tipp:
    Selber Datenblatt lesen, macht selber schlau.

    Zitat

    dann ist - nach meinem Verständnis - hinter dem letzten Verbraucher immer noch Spannung auf der Leitung, die am Endpunkt (GND) immer noch anliegt.


    Häää...
    Spannung auf GND?
    Eine ganz neue Idee!
    Irgendwie lustig, aber leider falsch.


    Zitat

    Warum gibt es dann mehrere davon am GPIO?


    Es gibt mehrere GND Pins, weil der/die Entwickler es so vorgesehen haben.

    spruch.png


  • ca. 17 mA kann ein GPIO ab.

    hallo Kollege, schau doch mal bitte in Broadcom Datenblatt
    Die 17mA ist ja mal keine optimale technische Aussage !
    Elektrische Grundlagen?

    Es hat immer noch keiner gesagt mit welchen Einstellungen ein bestimmtes OS gestartet wird, das kann von 2mA-16mA eingestellt werden !
    Die Summe aller Ströme im über den GPIO ist aber begrenzt durch die CPU und dem RG2
    Irgendwo stand mal 50mA über GPIO oder zusätzlich für den RG2, ist ja auch egal wer da begrenzt und somit können logisch nicht alle GPIO auf 16mA programmiert oder benutzt werden, denn 50mA / 16mA würde nur für 3 GPIO reichen. Ergo meine Meinung den GPIO nicht als Stromquelle oder Stromsenke benutzen und maximal bis 1mA und nur recht wenige darüber hinaus (immer mit dem Hintergedanken das wir nicht wissen wieviele Treiber eingeschaltet sind ! )


    Am Eingang dürfen maximal 3,3V anliegen. Masse ist Masse, die GND sind alle verbunden und da legt man keine Spannung an. Strom begrenzt man mit einem Widerstand, einfach so begrenzt der GPIO den Strom nicht, also schließt Du eineb 3,3V Motor an zieht der zuviel Strom und mindestens der GPIO ist hin.

    gilt auch für die 3,3V Quelle aus dem RG2 oder den 5V und einzelnen GND Pins, ich traue den Leiterbahnen evtl. bis 1A zu, aber dem RG2 eher nicht.


    Eingangspannungen kann man, wenn man genau weiß wie hoch die Spannung ist mit einem Spannungsteiler anpassen, besser ist jedoch ein Pegelwandler.

    unterschreibe ich zu 100%, mein Favorit 74HC4050 an Vcc 3,3V verträgt bis zu +15V am Eingang und gibt nur 3,3V raus wegen VCC an 3,3V und da weder GPIO noch der CMOS Stromfresser sind dürfte die VCC 3,3V Belastung bei sehr wenigen mA bleiben, statisch gegen NULL.


    - Stimmt es, dass maximal 3,3 Volt vom Sender (Sensor usw.) an einem Pin anliegen dürfen (um Schäden zu vermeiden) ?

    ja !

    - Ein Eingangsignal über 1,8 V wird als logische 1 und alles darunter als logische 0 interpetiert?

    sagt man so bei CMOS, ca. halbe Betriebsspannung, aber wer sicher sein will für den gilt low <0,8V und high > 2,7V

    - Wie hoch dürfen die maximalen Eingangs-mA sein?

    der Port nimmt sich doch was er braucht, man kann dem nicht mehr schicken als er mag, an der richtigen Spannung kannst du deiner 40W Glühbirne auch nicht mehr Strom schicken !


    Pin - Mode Output:
    - Wenn ich per Programmierung diesen Pin als logische 1 definiere, wie hoch ist dann die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom an diesem Pin?

    Spannung ist doch klar unbelastet ca. 3,3V des RG2
    Strom kann befohlen werden von 2mA-16mA (wie die OS Defaulteinstellung hat noch keiner aus dem Chip ausgelesen.)

    habichthugo
    22. Juni 2014 um 16:45


    - Kann ich festlegen, wie viel mA der Pin nach "außen" schickt bzw. wie hoch ist der Standarwert?

    du kannst nicht befehlen wieviel Strom fliessen soll ! siehe Glühbirne ! wie oben. Der Strom stellt sich ein aus Spannung und (Last)Widerstand.

    Das GPIO hat mehere Ground-Pins. Warum?

    weil es praktisch ist, warum hat man heute mehr als ein Steckdose in der Wohnung ? weil Verteiler doof sind :D

    Darf an solch einem Ground-Pin auch nur eine spezielle Spannung / Eingangsstrom anliegen (um Schäden zu vermeiden) ?

    Strom pro Pin für die Pins und Leiterbahnen sehe ich 1A als Grenze, aber an jedem GND Pin sollte man nicht unbedingt 1A fliessen lassen, ich wüsste auch nicht wieso und wie :s

    Das wäre schon ein technisch recht sinnfreies Konstrukt 1A Stromquellen just for fun über die GND Leitungen zu jagen, an einem rein am anderen raus oder wie ? :s:s:s:lol:

    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)

  • Zitat

    Tipp:
    Selber Datenblatt lesen, macht selber schlau.

    Ja, ich hatte mir im Vorfeld das hier durchgelesen, aber ich wollte nochmal sichergehen und die Fachleute im Forum fragen ;)

    jar

    Danke für die Erklärungen. Ich habe schon selbst gemerkt, dass ich mich in das Thema Elektrotechnik noch einmal hineinfuchsen muss. Die "Elektrofachschule" liegt schon über 10 Jahre zurück :lol:

    Zitat

    Ergo meine Meinung den GPIO nicht als Stromquelle oder Stromsenke benutzen

    Ja, später, beim praktischen Einsatz, wollte ich den RPi nur noch für die Signalsteuerung bzw. die Verarbeitung der Eingangssignale verwenden.

    Zitat

    (Last)Widerstand

    Genau, der Begriff fiel mir nicht mehr ein.

    Edit: Eine allgemeine Frage noch dazu: Die meisten Sensoren, die ich gesehen habe, haben 3 Pins (Spannung, Data und GND). Wenn ich nun den RPi nur zu Signalverwaltung nutze und die angeschlossene Schaltung über eine externe Stromquelle betreibe, dann müsste doch nur der Data-Pin mit einem GPIO-Pin verbunden werden? Dadurch wäre doch im Regelfall der GPIO vor einer Überlast geschützt?

    Einmal editiert, zuletzt von GrayFox (27. Juni 2014 um 10:32)

  • Zitat

    Ja, ich hatte mir im Vorfeld das hier durchgelesen, aber ich wollte nochmal sichergehen und die Fachleute im Forum fragen


    Ja, aber, wir können doch auch nur die Datenblätter lesen....
    Ich sehe nicht wie ein (normaler) "Experte" mehr wissen können sollte.

    Zitat

    Ergo meine Meinung den GPIO nicht als Stromquelle oder Stromsenke benutzen und maximal bis 1mA und nur recht wenige darüber hinaus...


    Als Quelle stimme ich dir zu.
    Aber als Senke kann es viel mehr, als insgesamt 50mA

    Zitat

    dann müsste doch nur der Data-Pin mit einem GPIO-Pin verbunden werden?


    Nööö....
    GND natürlich auch.

    spruch.png

    Einmal editiert, zuletzt von combie (27. Juni 2014 um 11:16)

  • Zitat

    Ja, aber, wir können doch auch nur die Datenblätter lesen....
    Ich sehe nicht wie ein (normaler) "Experte" mehr wissen können sollte.

    Manchmal liest man etwas und versteht nicht alles auf Anhieb oder ist nicht sicher, ob man alles richtig verstanden hat, da fragt man dann einfach mal Leute, die mehr Erfahrung haben und manchen Punkt vielleicht verständlicher erklären können ;)

    Zitat

    Nööö....
    GND natürlich auch.

    Das verstehe ich nicht ganz. Wieso wird der GND-Pin des Sensor (z.B. Temperatur) nicht mit dem GND-Anschluss der externen Stromquelle verbunden (z.B. bei einer Batterie)?

    Edit: Ganz primitives Beispiel eingefügt.


  • Als Quelle stimme ich dir zu.
    Aber als Senke kann es viel mehr, als insgesamt 50mA

    wenn du denkst der Transistor der das nach GND über die CPU und seiner internen CPU GND Verbindung ableitet genauso sieht nur zu :fies:

    Was denkst du denn wo und wie der Strom als Senke fliesst ?

    ich sag es mal, über den GPIO zum unteren Transistor in der CPU nach GND der CPU und ich denke die Bondingdrähte im Broadcom Chip sehen das ein wenig anders als du ;)

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

  • Zitat

    Edit: Ganz primitives Beispiel eingefügt.


    Ja, diese Beispiel wird nicht funktionieren!

    Die Daten werden nicht per Funk übertragen, sondern in Form von Spannungspegeln und damit auch Strömen.
    Und?
    Wie soll ein Strom fließen, wenn der Kreis nicht geschlossen ist?
    Wie soll ein Spannungspegel ausgewertet werden, wenn es kein 0 Potential gibt. Ein Messgerät hat auch 2 Enden.

    Beispiel:
    100.000V Hochleitungssysteme werden im Betrieb gewartet/instandgesetzt.
    Der Handwerker wird per Hubschrauber rangeflogen, und hängt sich an die Leitung.
    Er wird dabei nicht gegrillt (wenn kein Mist passiert.)


    Zitat

    Was denkst du denn wo und wie der Strom als Senke fliesst ?


    Was ich denke.... muss nicht stimmen .....
    Aber damals, als ich noch Datenblätter gelesen habe, da stand da sowas drin.

    Und die Bonding Drähte sind sicherlich nicht die feinsten Strukturen in dem Gehäuse.

    spruch.png

    Einmal editiert, zuletzt von combie (27. Juni 2014 um 13:57)


  • Was ich denke.... muss nicht stimmen .....

    gilt auch für mich, aber es gab eine Grenze an GPIO Strömen ob das nun der CPU oder dem RG2 geschuldet ist ist mir egal, für mich gilt weiterhin die Summe aller Port Ströme dürfen 50mA nicht übersteigen und wenn ein Port eine eigene Grenze hat gilt das für Quelle oder Senke weil bei CMOS immer ein Transistor das schalten muss und der einzelne nicht unbedingt 50mA lange vertragen muss und mehrere auch über die CPU GND abfliessen müssen und da fliesst normal ja schon im
    PI Betrieb um 0,7A - 0,8A , wieviel man denn VCC und GND Leitungen zusätzlich zumuten will bleibt jedem selber überlassen ;)
    http://de.wikipedia.org/wiki/Drahtbonden

    Aber damals, als ich noch Datenblätter gelesen habe, da stand da sowas drin.
    Und die Bonding Drähte sind sicherlich nicht die feinsten Strukturen in dem Gehäuse.

    ne aber auch keine Starkstromkabel :lol:

    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, diese Beispiel wird nicht funktionieren!

    Die Daten werden nicht per Funk übertragen, sondern in Form von Spannungspegeln und damit auch Strömen.
    Und?
    Wie soll ein Strom fließen, wenn der Kreis nicht geschlossen ist?
    Wie soll ein Spannungspegel ausgewertet werden, wenn es kein 0 Potential gibt. Ein Messgerät hat auch 2 Enden.

    Ok, ok. Kein Thema. Ich bin mir nicht ganz sicher, aber das müsste dann doch eher hinkommen?


  • Ok, ok. Kein Thema. Ich bin mir nicht ganz sicher, aber das müsste dann doch eher hinkommen?

    das schon eher :thumbs1: unter der Vorraussetzung das nie mehr als 3,3V am GPIO ankommen oder bei mehr Schutzmaßnahmen ergriffen werden.


    .....Schritt 1: Widerstände des RTC Moduls entlöten und anschließen.
    Damit das Modul mit dem Raspberry Pi funktioniert müssen zwei PullUp Widerstände (R2 und R3) entfernt werden.

    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. Juni 2014 um 14:57)

  • das schon eher :thumbs1: unter der Vorraussetzung das nie mehr als 3,3V am GPIO ankommen oder bei mehr Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

    Eine Verständnisfrage am Rande. Beziehst du die 3,3V nur auf die IO-Pins oder auf das gesamte GPIO, inklusive der GND-Pins (wegen der Leiterbahnen aufm RPI) ?

    Ich denke mal, ein (vorher berechneter) Widerstand vor jedem IO-Pin oder ein Pegelumsetzer, vorgeschaltet vor allen IO-Pins müsste funktionieren? :huh:


    .....Schritt 1: Widerstände des RTC Moduls entlöten und anschließen.
    Damit das Modul mit dem Raspberry Pi funktioniert müssen zwei PullUp Widerstände (R2 und R3) entfernt werden.

    Ich denke, du beziehst dich hierauf ? Steht das im Zusammenhang mit meiner Frage oder war das eher als allgemeiner Hinweis gedacht?

    Einmal editiert, zuletzt von GrayFox (27. Juni 2014 um 15:23)


  • Eine Verständnisfrage am Rande. Beziehst du die 3,3V nur auf die IO-Pins oder auf das gesamte GPIO, inklusive der GND-Pins (wegen der Leiterbahnen aufm RPI) ?

    was sollen denn 3,3V am GND (und Spannung ist kein Strom) ? so langsam verwirrst du mich und ich bin nicht sicher ob diese Konversation zielführend ist .......

    Ich denke mal, ein (vorher berechneter) Widerstand vor jedem IO-Pin oder ein Pegelumsetzer, vorgeschaltet vor allen IO-Pins müsste funktionieren? :huh:

    berechneter Widerstand ? worauf berechnet, kennst du die Eingangsimpedanz vom PI ?
    vor jedem I/O einen Pegelkonverter a la 74HC4050 für Input GPIO ist kein Fehler.


    .....Schritt 1: Widerstände des RTC Moduls entlöten und anschließen.
    Damit das Modul mit dem Raspberry Pi funktioniert müssen zwei PullUp Widerstände (R2 und R3) entfernt werden.


    Ich denke, du beziehst dich hierauf ? Steht das im Zusammenhang mit meiner Frage oder war das eher als allgemeiner Hinweis gedacht?


    na ja in deiner Skizze war die maximale Spannung zum GPIO ja undefiniert und ein 5V Sensor oder 5V RTC kann auch mal 5V ausgeben.......

    also wie würdest du diesen Hinweis verstehen, allgemein oder spezifiziert ?

    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)

  • na ja in deiner Skizze war die maximale Spannung zum GPIO ja undefiniert und ein 5V Sensor oder 5V RTC kann auch mal 5V ausgeben.......

    also wie würdest du diesen Hinweis verstehen, allgemein oder spezifiziert ?

    Ich wusste beim ersten Mal nicht, was du mir mit dem Zitat sagen wolltest, weil es sich auf ein RTC-Modul bezog. Mit dem Hinweis, dass ein RTC-Modul bzw. Sensor auch mal 5V ausgeben kann, macht das Zitat für mich (mehr) Sinn. :thumbs1:

    Einmal editiert, zuletzt von GrayFox (27. Juni 2014 um 16:55)

  • Gibt es eigentlich schon detaillierte & dokumentierte Informationen zu den neuen PI Modellen (also ab B+) wie viel mA für die 3V3 Schiene bereit stehen :huh:
    (bitte mit genauer Quellenangabe!)

    Der alte Stand ist ja dieser: Ein einziger Pin nicht mehr als 16mA. Alle zusammen nicht mehr als 51mA

    Ist das für B+ und Pi2 auch noch gültig?


    Der verwendete Regulator RT8020AGQW für die 3V3 Schiene scheint zwar mehr zu können, aber ob das beim PI auch so eingestellt ist, wäre halt fraglich :s
    (quelle)

    Allerdings steht auch beim alten Regulator vom alten Pi1-B NCP1117-3v3 ein max output von 1A, aber nur 50mA auf der GPIO schiene nutzbar waren..... is wohl der limitierende faktor nicht der regulator sondern der SoC...? :denker:

  • Ein Pi kostet zwar kein Vermögen, ist mir aber zu schade zum Abfackeln.
    Egal was die Datenblätter hergeben: Ich verwende (wenn möglich) immer Anschaltungen mit CMOS Bausteinen. Bei denen kann man den Eingangsstrom fast vergessen.....

    Geht nicht, gibts nicht. Reine Preisfrage....

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