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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Magnetventile mit einem Raspberry Pi 2 steuern


Autor: Nils Heilemann (nih)
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Guten Abend zusammen,
ich möchte meine Gartenbewässerung "aufrüsten".
Gedacht ist, dass ich per Handy die Anlage steuern kann und Intervalle 
einstellen kann und das sogar immer dann bewässert wird, wenn der Boden 
trocken ist.

Um das umzusetzen, habe ich mir einen Raspberry Pi 2 mit Zubehör besorgt 
und schon angefangen zu werkeln.

Bisher kann ich schon mit dem Handy verschiedenen LEDs über den GPIO 
Ausgang steuern mit dem Handy, sprich der Ansteuerungsteil funktionier 
schon mal so weit.

Leider weiß ich, da ich Informatiker und kein Elektroniker bin, nicht 
genau, wie ich jetzt statt die LEDs die Magnetventile im Garten 
ansteuern kann.
Deshalb habe ich mich heute hier schon mal umgesehen und eine Menge 
gelesen, ich habe deshalb jetzt auch eine Vermutung, wie ich es 
anstellen könnte:

Steuerungseinheit:
- Raspberry Pi 2
- 3,3V Ausgang

Magnetventil:
- Gardena
- 24V benötigt

Im Anhang befindet sich der Schaltplan, ich denke jedoch, er wird 
gravierende Fehler enthalten.

Bestandteile:

Freilaufdiode (Schutz des Ventils):
- 1N4004

Transistor:
- IRLZ34

Wiederstände:
- 1k (wofür wird dieser benötigt?)
- 100k

Zner- Diode:
- 5,6V

Was mir auch noch fehlt, ist ein Netzteil, es sollen insgesamt 3 Ventile 
angesteuert werden.

Ich hoffe, ihr könnt mir helfen, sonst bin ich echt aufgeschmissen, ich 
war auch schon in verschiedenen Elektronik-Läden, die wollten mir jedoch 
nicht helfen, weil sie nichts falsches erzählen wollen.

Entschuldigung, das erste Bild im Anhang ist falsch! Das Schaltsignal 
beträgt nur 3,3V!

: Bearbeitet durch User
Autor: thomas (Gast)
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Lies mal hier nach:

www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

Letzten Endes ist der Magnet eines Magnetventil nichts anderes als der 
eines Relais.
Zum Netzteil: Frag doch mal bei Gardena.

Autor: Thomas (Gast)
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Ich hab' auch noch 'ne Literaturempfehlung:

http://kuehnast.com/s9y/archives/590-Gaertnern-fue...

Ist recht lustig geschrieben, da Charly als "Nerd" Beiträge in einem 
Blog von/für Gärtnerinnen schreibt...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils Heilemann (nih)

>Entschuldigung, das erste Bild im Anhang ist falsch! Das Schaltsignal
>beträgt nur 3,3V!

Dann wird das mit dem IRLZ34N nix, der will mind. 4,5V sehen, um SICHER 
zu schalten. Die Himbeere hat nur 3,3V und kaum Strom, also muss ein 
Pegelwandler her, welcher dein 3,3V Schaltsignal auf 5V bringt. Ein 
74HCT125 tut es.

Wenn deine Magnetventile nicht mehr als 100mA pro Stück brauchen, kann 
man sich das Leben aber auch mit einem ULN2003 leicht machen. Dort ist 
alles drin, was das Relaisschalterherz begehrt. Der kann auch mit 3,3V 
angesteuert werden.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Nils Heilemann schrieb:
> Freilaufdiode (Schutz des Ventils):
> - 1N4004

Nein, Schutz des Transistors vor dem induktiven Verhalten des Ventil

Autor: Nils Heilemann (nih)
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Okay, vielen Dank. Wo muss ich beim 74HCT125 denn was anschließen? der 
Raspberry hat ja nicht steuerbare 5V Ausgänge, die würden ja zur 
Versorgung des Pegelwandlers ausreichen.
Also müsste ich die festen 5V und die steuerbaren 3,3V hinführen und er 
soll dann steuerbare 5V ausgeben. An welche Pins muss ich denn dann was 
anschließen?

An 1A die festen 5V, an 1OE die steuerbaren 3,3V und an 1Y kommen 
steuerbare 5V raus?
(Bezeichnungen aus dem Datenblatt)

Und liege ich mit der Annahme richtig, dass man bis zu vier verschiedene 
Signale steuern kann?

Der Raspberry Pi hat auch nur zwei 5V Ausgänge, wird das zum Problem, 
wenn ich 3 Ausgänge haben will oder kann man mit einem Ausgang mehrere 
verstärken?

: Bearbeitet durch User
Autor: Cube_S (Gast)
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Ich verwende die angehängte Schaltung für die Magnetventile, die bei mir 
mit 24V Wechselspannung aus einem simplen Transformator betrieben 
werden. Hier schaltet zwar ein 5V ATmega, aber das sollte mit 3.3V auch 
funktionieren. (VCC aber trotzdem bei 5V).

Autor: Ulrich F. (Gast)
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Nils Heilemann schrieb:
> Der Raspberry Pi hat auch nur zwei 5V Ausgänge,
Alle Ausgänge sind 3,3V
Kein einziger mit 5V

Auch sind die möglichen Ströme sehr gering.
8mA pro Ausgang (Defaulteinstellung)
50mA gesamt, für alle Ausgänge

Tipp:
Wenn du einen 5V Ausgang mit einer 5,6V Z-Diode schützen willst, dann 
solltest du einen 3,3V Ausgang mit einer 3,6V Z-Diode schützen.
Oder?



Alternativ:
Verwende LogicLevel Highside Switches.
Z.B. welche aus der BTS XXXX Reihe

Autor: Cube_S (Gast)
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Ich empfehle zu überprüfen ob die Ventile mit Wechselspannung betrieben 
werden. Demnach

http://www.gardena.com/ddoc/GARO/GARO2014_AAde/GAR...

ist das nämlich so: (24V AC). Damit sollte die TRIAC-Lösung auch 
geeignet sein.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils Heilemann (nih)

>Okay, vielen Dank. Wo muss ich beim 74HCT125 denn was anschließen?

Schau dir mal das Symbol an und denk nach. Auch DU findest das intuitiv 
raus. Zeichne einen Schaltplan und lad ihn hier hoch.

>Raspberry hat ja nicht steuerbare 5V Ausgänge, die würden ja zur
>Versorgung des Pegelwandlers ausreichen.

??

>Also müsste ich die festen 5V und

Das nennt man 5V Versorgung.

>die steuerbaren 3,3V hinführen

Das nennt man einen 3,3V Ausgang.

> und er
>soll dann steuerbare 5V ausgeben.

Genau.

>An 1A die festen 5V, an 1OE die steuerbaren 3,3V und an 1Y kommen
>steuerbare 5V raus?
>(Bezeichnungen aus dem Datenblatt)

Spar dir diese Lyrik, ZEICHNE!

>Und liege ich mit der Annahme richtig, dass man bis zu vier verschiedene
>Signale steuern kann?

Ja.

>Der Raspberry Pi hat auch nur zwei 5V Ausgänge,

Versorgungsspannung! Keine steuerbaren Ausgänge!

> wird das zum Problem,
>wenn ich 3 Ausgänge haben will oder kann man mit einem Ausgang mehrere
>verstärken?

Du redest wirr. Der 74HCT125 hat 4 Gatter, sprich Kanäle, wie du selber 
schon richtig erkannt hast. Er braucht nur EINMAL konstante 5V zur 
Versorgung. Und logischerweise Masse!

Zeichne und wir reden weiter.

Autor: Alex Zäd (alexander_z49)
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Falk Brunner schrieb:
> @ Nils Heilemann (nih)
>
>>Entschuldigung, das erste Bild im Anhang ist falsch! Das Schaltsignal
>>beträgt nur 3,3V!
>
> Dann wird das mit dem IRLZ34N nix, der will mind. 4,5V sehen, um SICHER
> zu schalten. Die Himbeere hat nur 3,3V und kaum Strom, also muss ein
> Pegelwandler her, welcher dein 3,3V Schaltsignal auf 5V bringt. Ein
> 74HCT125 tut es.


Hallo,

ich beschäftige mich auch grad etwas mit dem IRLZ34N, aber warum soll 
der dafür nicht funktionieren? im Datenblatt steht bei:

Vgs(th): min: 1.0V  max:2.0V  bei VDS = VGS

nun ist VDS !=VGS, aber macht das da so einen großen Unterschied?


BTT:

Wegen dem NT bzw. Trafo, da sollte ein X-beliebiges Hutschienen Teil 
ausreichend sein. Da würde ich an deiner Stelle nicht groß anfangen was 
zu basteln.

z.B.: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/515189/Hutschie...


Alex

P.S.:

Ich würde den Raspberry an ein Relais legen und damit dsa Magnetventil 
einschalten, dann kannst du nämlich noch einen Schalter parallel 
dranhängen und auch von Hand einschalten.

: Bearbeitet durch User
Autor: Nils Heilemann (nih)
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So, hier habe ich alle Änderungen mal mit einfließen lassen. Kann das 
ganze jetzt so klappen? Die Ventile können sowohl AC als auch DC 
betrieben werden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Alex Zäd (alexander_z49)

>ich beschäftige mich auch grad etwas mit dem IRLZ34N, aber warum soll
>der dafür nicht funktionieren? im Datenblatt steht bei:

>Vgs(th): min: 1.0V  max:2.0V  bei VDS = VGS

>nun ist VDS !=VGS, aber macht das da so einen großen Unterschied?

Guggst du hier.

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl....

Etwas runter scrollen, Gate-Source Threshold Voltage

>Wegen dem NT bzw. Trafo, da sollte ein X-beliebiges Hutschienen Teil
>ausreichend sein. Da würde ich an deiner Stelle nicht groß anfangen was
>zu basteln.

In der Tat.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils Heilemann (nih)

>So, hier habe ich alle Änderungen mal mit einfließen lassen. Kann das
>ganze jetzt so klappen?

Nein. Die ENABLBE Eingänge müssen alle GND, sie sind LOW active.
Die IN Eingänge kommen an die Himbeere.
Die Z-Diode  und der 1K Widerstand sind hyperliquide.
Der 100k Widerstand muss an den Eingang des 74HCT125.
Die beiden Eingänge des 4. unbenutzten Gatters sollten beide auf GND.

> Die Ventile können sowohl AC als auch DC
>betrieben werden.

Deine Schaltung kann aber nur DC schalten.

Autor: Stefan V. (vollmars)
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Du kannst auch einen Power MOSFET der mit 3,3V geschaltet werden kann 
verwenden, nicht so häufig, aber gibt es, z.B. den IRF3708, gibts bei 
Reichelt.
Den kannst du direkt mit 3,3V Ausgängen ansteuern.


Gruß
Stefan

Autor: nils.heilemann@yahoo.de (Gast)
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Ich werde das gleich mal anpassen, vielen Dank.

Autor: Nils Heilemann (nih)
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So, habe die Sachen am 74HCT125 gefixt, wie sieht es mit dem 100K 
Wiederstand aus? Wo muss er hin?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Nils Heilemann (nih)

>So, habe die Sachen am 74HCT125 gefixt, wie sieht es mit dem 100K
>Wiederstand aus? Wo muss er hin?

Schrieb ich das nicht bereits?

Beitrag "Re: Magnetventile mit einem Raspberry Pi 2 steuern"

Autor: nils.heilemann@yahoo.de (Gast)
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Als Eingang Zählt dann der 5V Input? Denn die anderen 4 Eingänge kommen 
ja vom Raspberry.

Autor: Cube_S (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Schrieb ich das nicht bereits?

Das hast Du getan. Aber als unbeteiligter Dritter frage ich Wozu braucht 
man den überhaupt? Mal davon ausgehend, dass der GPIO-Pin auf output 
steht.

Dann noch eine Frage: Die Ventile werden mit Gleichstrom sicher öffnen 
aber wie sieht es mit irgendwelchen Magnetisierungseffekten auf Dauer 
aus. Kann das ein Problem werden?

Autor: Cube_S (Gast)
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Man könnte natürlich auch daran denken die 24V an einem Trafo 
primärseitig (230V) zu schalten (was für die TRIAC Variante kein Problem 
darstellt) um so etwas Strom zu sparen.

Autor: Michael U. (amiga)
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Cube_S schrieb:
> Man könnte natürlich auch daran denken die 24V an einem Trafo
> primärseitig (230V) zu schalten (was für die TRIAC Variante kein Problem
> darstellt) um so etwas Strom zu sparen.

Wenn die Ventile für 24V Wechselspannung gedacht sind, werden sie mit 
24V Gleichspannung vermutlich ziemlich überlastet und heiß werden, weil 
der induktive Anteil nicht zum Zuge kommt.

Entweder Wechselspannung und die Triac-Schaltung oder bei Gleichspannung 
testen, wieviel Volt nötig sind.

PS: ich würde ja wieder in meiner Kiste kramen und den ULN nehmen und 
Relais ranhängen. Kostet wenig, ist unkompliziert und lebt sicher auch 
solange es genutzt werden soll.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Cube_S (Gast)

>Das hast Du getan. Aber als unbeteiligter Dritter frage ich Wozu braucht
>man den überhaupt? Mal davon ausgehend, dass der GPIO-Pin auf output
>steht.

Den braucht man, wenn ein uC oder auch großer uC ala Himbeere im Reset 
ist oder programmiert wird, denn dann sind die IOs noch nicht als 
Ausgang geschaltet sondern als Eingangs bzw. Tristate. Damit würde der 
Eingang vom Treiber 74HCT125 in der Luft hängen und wegen des sehr 
großen Eingangswiderstands beliebige "rumfliegen", sprich, er reagiert 
auf die kleinsten Störungen.

>Dann noch eine Frage: Die Ventile werden mit Gleichstrom sicher öffnen
>aber wie sieht es mit irgendwelchen Magnetisierungseffekten auf Dauer
>aus. Kann das ein Problem werden?

Nein.

Autor: Cube_S (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> ist oder programmiert wird, denn dann sind die IOs noch nicht als

D'accord. ISP-Programmierung und SPI gleichzeitig auf dem Board, da kann 
so ein Widerstand lebensrettend sein.

> Nein.

Akzeptiere ich gerne aber warum schreibt der Hersteller AC? Ich habe es 
nicht mit Gardena sondern mit RainBird zu tun (ca. 30 Ventile) aber eben 
auch 24V AC. Wenn es keine technischen Gründe gibt, sind es dann die 
Kosten?

Autor: Nils Heilemann (nih)
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Nochmal zu dem 100k Widerstand:
Es tut mir echt leid, aber ich weiß leider immer noch nicht, wo der 
Widerstand jetzt hin soll. Könnte mir das jemand kurz sagen?

Autor: Cube_S (Gast)
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Ich sehe den Widerstand als Pull-Down an GPIO2 in Deiner Schaltung. Er 
schadet nicht aber ob Du seine Anwesenheit jemals bemerken wirst ist für 
mich fraglich.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Damit würde der
> Eingang vom Treiber 74HCT125 in der Luft hängen und wegen des sehr
> großen Eingangswiderstands beliebige "rumfliegen", sprich, er reagiert
> auf die kleinsten Störungen.

Und was sollen die Pull-Downs dann am Ausgang vom 74HCT125?

Autor: Mike (Gast)
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Cube_S schrieb:
> Akzeptiere ich gerne aber warum schreibt der Hersteller AC? Ich habe es
> nicht mit Gardena sondern mit RainBird zu tun (ca. 30 Ventile) aber eben
> auch 24V AC. Wenn es keine technischen Gründe gibt, sind es dann die
> Kosten?

Vielleicht schreibt er AC, weil die Dinger bei DC soviel Restmagnetismus 
haben, dass sie nicht loslassen, was dann schon mal ein technischer 
Grund wäre. Ohne genaue Typenbezeichnung macht es auch keinen Spaß, zu 
gucken, ob dazu im I-Net etwas zu finden ist.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils Heilemann (nih)

>Nochmal zu dem 100k Widerstand:
>Es tut mir echt leid, aber ich weiß leider immer noch nicht, wo der
>Widerstand jetzt hin soll. Könnte mir das jemand kurz sagen?

Lesen?

"Der 100k Widerstand muss an den Eingang des 74HCT125."

Also 100k (besser 10k, ist unempfindlicher) an jeden der drei Eingänge.

Autor: Nils Heilemann (nih)
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Danke, vielen Dank.

Autor: Nils Heilemann (nih)
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So, jetzt habe ich wieder die Vorschläge mit einfließen lassen. Beim 
Ventil wird ja angegeben, dass es Wechselstrom benötigt, also würde ich 
dem Ventil auch gerne Wechselstrom geben. Stellt das ein Problem dar? 
Kann das IRLZ34N auch mit Wechselstrom arbeiten?

Und wie sieht das Bei Wechselstrom mit der Freilaufdiode aus?

: Bearbeitet durch User
Autor: Mike (Gast)
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Nils Heilemann schrieb:
> Stellt das ein Problem dar?
> Kann das IRLZ34N auch mit Wechselstrom arbeiten?

Nein, jedenfalls nicht ohne einen zusätzlichen Gleichrichter.


Cube_S schrieb:
> Ich verwende die angehängte Schaltung für die Magnetventile, die bei mir
> mit 24V Wechselspannung aus einem simplen Transformator betrieben
> werden.

Die AC-Lösung hatten wir doch schon.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils Heilemann (nih)

>So, jetzt habe ich wieder die Vorschläge mit einfließen lassen.

HMMMM! Du bist ein Künstler! Der Widerstand muss zwischgen Eingang und 
Masse! Nicht zwischen Ausgang vom Himbeerkuchen und dem IC!

Reihenschaltung ist nicht gleich Parallelschaltung!

> Beim
>Ventil wird ja angegeben, dass es Wechselstrom benötigt, also würde ich
>dem Ventil auch gerne Wechselstrom geben. Stellt das ein Problem dar?
>Kann das IRLZ34N auch mit Wechselstrom arbeiten?

NEIN!!!!

>Und wie sieht das Bei Wechselstrom mit der Freilaufdiode aus?

Mal wieder ein "schönes" Negativbeispiel zur Nichtbeachtung der 
Netiquette!!!

https://www.mikrocontroller.net/articles/Netiquett...

Autor: nils.heilemann@yahoo.de (Gast)
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Da ich selber, wie hier gemerkt wurde, zu wenig fachliche Ahnung haben, 
werde ich die Zeichnung von Cube_S wohl nutzen, da diese für das gleiche 
Ventil gemacht ist. Damit hätte sich der Threat hier erledigt.

Autor: David (Gast)
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Hallo,

ich habe ein Lösung wie man das sehr einfach umsetzten kann.

Ich habe ein Relaisboard mit 8 Kanälen für den Raspberry Pi bestellt. 
Die Relais kann ich einfach mit den GPIOs des Pi steuern. Die Relais 
schalten dann die 24V für die Ventile.

Funktioniert super! Auf dem Raspberry läuft jetzt die Opensprinkler 
software. Meine Gartenbewässerung ist jetzt Internet fähig mit App und 
Wetterdaten :) und das für ca 60€ (40€ Pi, 10€ Relaisboard, 10€ 
Netzteil)

PS: die Gardena Ventile können auch mit 24V DC arbeiten.

Autor: Matthias (Gast)
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Ich habe gerade den Plan von Cube_S durchgeschaut und wollte diesen 
testen (bei mir steht ein Toro-System an ;-) ). Ich finde aber nur die 
Beschreibung zum BT08-600SW - kann sie jedoch nicht kaufen. Die Frage 
ist, welchen Triac ich alternativ nutzen kann. Ich hätte nun zu diesem 
hier gegriffen: "BT137-600E" (gefunden bei conrad) - taugt dieser als 
Ersatz?
Bei mir wären es 4 Ventile und schwups sind 4 GPIO weg :-D

Herzlichen Dank!

Autor: Nils Heilemann (nih)
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Hey Matthias,
ich habe es auch nach Cube_S Plan gebaut, es klappt einwandfrei. Beim 
"BT08-600SW" hat er sich aller Wahrscheinlichkeit nach aber vertippt und 
meinte den "BTA08-600SW" (A vergessen). Den habe ich problemlos beim 
Elektronikladen um die Ecke bekommen. Den gibt es aber auch im Internet 
zu kaufen:
https://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=5969;SEA...

: Bearbeitet durch User
Autor: Matthias (Gast)
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Ah, ok! Danke :-)
Darf ich noch doof Fragen, welche Widerstände du verwendet hast? Da gibt 
es ja doch einige - Kohleschicht, Metallschicht,...
Bin leider auch mehr in Informatik als in Elektrotechnik bewandert ;-)

Autor: Nils Heilemann (nih)
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Leider weiß ich das auch nich mehr genau, ich hänge aber mal Bilder der 
Platine an, darauf kann man vielleicht was erkennen.

Autor: Matthias (Gast)
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Super danke! Das schaut spontan nach Präzisions-Metallschicht aus... 
Perfekt... dann wird die Pi demnächst um 3 Schaltungen und meine App um 
eine neuen Bereich erweitert (aktuell läuft die gesamte Lichtsteuerung 
im Außenbereich bereits darüber)!
Fehlen als nächstes nur noch die Jalousien - aber die laufen auf 866MHz 
und da fehlt mir noch einiges an Halbwissen ;-)

Beitrag #4860205 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Nils Heilemann (nih)
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Klingt sehr spannend! Meiner steuert bisher nur die Gartenbewässerung. 
Geplant ist, die Klingeln im Haus an den Raspberry zu schalten, damit 
jeders der angegebenen Handys bimmeln, wenn jemand klingelt. Auch will 
ich eine Kamera anschließen, die immer ein paar Bilder macht, wenn sich 
im Garten jemand bewegt.

Die Möglichkeiten sind ja schier endlos, aber es ist spannend und 
nützlich. Gerade, wenn es so stabil wie aktuell läuft.

: Bearbeitet durch User

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