Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik raspi gpio 24v schalten


von Timo (Gast)


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Hallo, ich wollte mir für den PI ein io bord basteln.

von 3.3V zu 24V und umgekehrt. Nicht Bidirektional.. also 4 in 4 out 
oder so.  Am liebsten mit Optokopler und Überspannungsschutz, dass es 
sich mit IOs von PLC/SPS vergleichen könnte. Oder wie sind diese IOs 
noch geschützt ?

der Pin am pi kann selbst nur 3ma liefern wie ich gelesen habe heißt der 
könnte nichtmal ne LED vom Optokopler ? Wahrscheinlich hier schon mit 
einem logic level fet die LED schalten ?

Welche Bauteile wären da zu empfehlen so ein 4 bit oder 8 bit Optokopler 
wären super SMD löten ist kein Thema.

MFG

Timo

von Joachim B. (jar)


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OUTPUT
wenn es nur um 24V schalten geht (ohne PWM) würde ich den AQV252g nehmen 
der mit 3mA aus dem PI bis 60V 2,5A schalten kann, nach Belieben + oder 
- oder GND.

INPUT
jeder Optokppler dessen LED Strom passend begrenzt wird und wo der CTR 
reicht für 1-20mA

Sehr dicht am PI GPIO muss man keine 20mA nach GND ziehen, die 20mA 
nannte ich mal weil damit kilometerweit telefoniert wurde als 
Stromschleife bei IWV sich fast durch nichts stören ließ.

Erfahrungsgemäß ist die Abfrage auf 0 also low/GND störsicherer als die 
Abfrage nach 1 high/VCC, nur man muss halt umdenken/programmieren, 
Signal kommt wenn 0, low festgestellt wird.

von Andreas (Gast)


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wird hier jeden zweiten Tag gefragt -> Suchfunktion nutzen.

von Wolfgang (Gast)


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Timo schrieb:
> von 3.3V zu 24V und umgekehrt. Nicht Bidirektional.

Du willst also separate Wandler 3.3V->24V und 24V->3.3V?
Um welche Schaltfrequenzen geht es dabei? Es ist ein Unterschied, ob 
damit Relais gesteuert werden sollen oder ein 1MHz PWM-Signal mit 16 
Bit.

von Timo (Gast)


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also da der Pi ja 4 PWM pins hat wär das garkeine schlechte Idee, man 
könnte ja für die PWM pins die passenden otos nehmen.

Keine Strombegrenzung oder TV dioden für überspannung ?

von Timo (Gast)


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So ich hab etwas getüftelt.

K1 wäre wenn ich die Last direkt schalten will.
K2 wenn ich das 24V Signal abgreifen will, R3 begrenzt den Strom (1mA) 
und der TVS1 leitet Überspannung ab am Pi kommt dann das High oder Low 
an.

K3 umgedrehtes spiel wie K2 nur hiere eine Revers protection mit der 
Diode Benötige ich in dem Fall überhaupt ein ESD2 zum Schutz ?

für den PWM part hab ich grade noch kein passenden Chip gefunden.

Gibt es Meinungen dazu Anmerkungen was Besser geht ?

MFG
Timo

von Joachim B. (jar)


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Timo schrieb:
> So ich hab etwas getüftelt.

wen willst du veräppeln?
Es wurde alles erklärt, aber es kam wohl nicht bei dir an!

z.B. oben links der PI gibt aus 3,3V du spendierst 3,3k, wie lautet das 
ohmsche Gesetz?
Wieviel Strom fliesst durch die LED und wieviel Strom kann geschaltet 
werden?
Wozu schreibe ich:

Joachim B. schrieb:
> der mit 3mA aus dem PI bis 60V 2,5A

Etwas sollte schon verstanden oder an Grundlagen gelernt werden!

von TIMO (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> wen willst du veräppeln?
> Es wurde alles erklärt, aber es kam wohl nicht bei dir an!
>
> z.B. oben links der PI gibt aus 3,3V du spendierst 3,3k, wie lautet das
> ohmsche Gesetz?
> Wieviel Strom fliesst durch die LED und wieviel Strom kann geschaltet
> werden?

Schon richtig es fließen 1ma und Laut datenblatt der Optos sind 3ma Max 
Rating! willst mir sagen den strom zu begrenzen ist eine absolute blöde 
idee ?

von Jemand (Gast)


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TIMO schrieb:
> Schon richtig es fließen 1ma und Laut datenblatt der Optos sind 3ma Max
> Rating!

Du verstehst die Angabe falsch. Die 3 mA sind der höchste Strom, der 
nötig sein darf, um den Optokoppler zu schalten. Der höchste erlaubte 
Dauerstrom durch die LED ist dabei jedoch 50 mA. Du musst also dafür 
sorgen, dass der Strom zum Einschalten zwischen 3 und 50 mA ist, um die 
Funktion zu gewährleisten.

von Wolfgang (Gast)


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TIMO schrieb:
> Schon richtig es fließen 1ma ...

Wie kommst du darauf?
Der RaspPi liefert nur 3.3V

von Timo (Gast)


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Jemand schrieb:
> TIMO schrieb:
>
>> Schon richtig es fließen 1ma und Laut datenblatt der Optos sind 3ma Max
>> Rating!
>
> Du verstehst die Angabe falsch. Die 3 mA sind der höchste Strom, der
> nötig sein darf, um den Optokoppler zu schalten. Der höchste erlaubte
> Dauerstrom durch die LED ist dabei jedoch 50 mA. Du musst also dafür
> sorgen, dass der Strom zum Einschalten zwischen 3 und 50 mA ist, um die
> Funktion zu gewährleisten.

Ahh ja das ist blöd dann muss ich das auf jeden Fall auch mit bei den 
24V noch anpassen…. Ja falsch verstanden….

Gut bei dem 3.3V kann man ja den Widerstand rauswerfen.

3.3V / 3.3k sind doch 1mA ? Oder hab ich mich vertan?

Mit freundlichen Grüßen
Timo

von Manfred (Gast)


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Timo schrieb:
> der Pin am pi kann selbst nur 3ma liefern wie ich gelesen habe heißt der
> könnte nichtmal ne LED vom Optokopler ? Wahrscheinlich hier schon mit
> einem logic level fet die LED schalten ?

Du darfst Dir gerne Hilfe holen, ordentliche Texte zu schreiben - Dein 
Geschreibsel grenzt an Frechheit.

Wenn Dein µC nur 3 mA kann und das für Deine Anwendung zu knapp ist, 
verwende einen Transistor. Man muß nicht unbedingt LogicLevel-FETs 
verwenden, für eine LED bzw. den Optokoppler ist ein BC5_irgendwas NPN 
weitaus günstiger.

Timo schrieb:
> Gut bei dem 3.3V kann man ja den Widerstand rauswerfen.

Eine LED = Optokopplereingang wird niemals ohne Vorwiderstand 
betriebn.

von Wolfgang (Gast)


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Timo schrieb:
> 3.3V / 3.3k sind doch 1mA ? Oder hab ich mich vertan?

Und woher sollen die 3.3V über dem Widerstand kommen?
Die LED braucht auch Spannung, wenn sie leuchten soll ;-)

von Timo (Gast)


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Manfred schrieb:
> Eine LED = Optokopplereingang wird niemals ohne Vorwiderstand betriebn.

Laut Joachim ja schon ?!

Wolfgang schrieb:
> Timo schrieb:
>
>> 3.3V / 3.3k sind doch 1mA ? Oder hab ich mich vertan?
>
> Und woher sollen die 3.3V über dem Widerstand kommen?
> Die LED braucht auch Spannung, wenn sie leuchten soll ;-)

Naja in der Reihenschaltungen ist ja der Strom durch den Widerstand 
begrenzent und wenn meine led die Durchlassspannung von rund 1.6 V 
errichtet wird sie doch zum perfekten Leiter theoretisch :) aber die 
3.3V müssen doch reichen wie wird das sonst gemacht in den ganzen 
Schaltungen die Status LEDs etc. … wie beim ESP der kann aber auch mehr 
mA meine ich

von Timo N. (tnn85)


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Schau mal ins Datenblatt nach der LED Dropout Voltage.
Die ändert sich auch noch je nach Strom If und Umgebungstemperatur.
Bei deinem AQV252G wird ein If von 5 bis 10mA empfohlen.
Du willst aber nur 3mA liefern. 3mA ist der über alle von diesem IC 
existierenden Exemplare der maximal notwendige Strom, mit dem jeder 
dieser PhotoMos-Typen sicher angeht. Das ist ein bisschen kompliziert 
formuliert.
Durch Bauteilstreuung, Temperatur etc. entscheidet sich der maximal 
benötigte Strom, bei dem der PhotoMos noch sicher angeht. Über alle ICs 
ist dieser Wert eben maximal 3mA. Typisch, also im Mittel, liegt er bei 
0,5mA. Davon darf man aber nicht ausgehen, da man auch ein schlechtes 
Bauteil erwischt haben kann.

Wenn du jetzt sagst: Ok, ich kann definitiv nur 3mA liefern, dann musst 
du schauen wie hoch die LED Droput Voltage in deinem Temperaturbereich 
bei diesem Strom wäre (Diagramm Nummer 7 im DaBla).

Eine gerade für 3mA gibt es nicht, aber die wird sich parallel zur 5mA 
Linie und unterhalb dieser befinden.

Bei -40C° hast du dann z.b. 1,2V und bei 85C° z.b. noch 1,04V.

Jetzt hast du ein Problem, denn beide Werte sind problematisch:

Legst du nach dem unteren 1,2V aus, dann gilt für den Vorwiderstand:
R_V = ( U_IO_Pi - U_LED_Dropout) / If   wobei U_IO_PI = 3,3V, If = 3mA
Bei -40C°:
 RV = (3,3V - 1,2V) / 3mA = 1,1V / 3mA = 366 Ohm.

Bei +85C° hättest du dann aber bei 366 Ohm Rv einen Strom von
(3,3V - 1,04V) / 366 Ohm = 6,17mA.

Also doppelt so viel wie du wolltest.

Legst du nach dem unteren 1,04V aus, dann gilt für den Vorwiderstand:
R_V = ( U_IO_Pi - U_LED_Dropout) / If   wobei U_IO_PI = 3,3V, If = 3mA
Bei +85C°:
 RV = (3,3V - 1,04V) / 3mA = 1,1V / 3mA = 753 Ohm.

Bei -40C° hättest du dann aber bei 753 Ohm für Rv einen Strom von
(3,3V - 1,20V) / 753 Ohm = 2,78mA.

2,78mA ist unterhalb von dem Wert, bei dem bei jedem exemplar des 
PhotoMos noch sicher geschaltet wird.

von Joachim B. (jar)


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TIMO schrieb:
> Schon richtig es fließen 1ma

nur wenn an der IR LED 0V sind

Wolfgang schrieb:
> ie LED braucht auch Spannung, wenn sie leuchten soll ;-)

Timo schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Eine LED = Optokopplereingang wird niemals ohne Vorwiderstand betriebn.
>
> Laut Joachim ja schon ?!

nicht schwindeln!
Sowas Dummes habe ich nie geschrieben, ich erhoffte wenigstens eigene 
Transferleistung von dir!

von Manfred (Gast)


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Timo schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Eine LED = Optokopplereingang wird niemals ohne Vorwiderstand betriebn.
> Laut Joachim ja schon ?!

Das hat Joachim ganz sicher nicht gesagt - er hat die Funktion einer 
Diode begriffen.

von pegel (Gast)


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Timo schrieb:
> ich wollte mir für den PI ein io bord basteln

ST hat so etwas für seine Nucleo Boards gebastelt. Über SPI.
https://de.rs-online.com/web/p/leistung-entwicklungstools-motor-und-robotics/1438884

Ist zwar gerade mal wieder nicht erhältlich, aber ebay hat noch ein 
paar.

von Wolfgang (Gast)


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Timo N. schrieb:
> Durch Bauteilstreuung, Temperatur etc. entscheidet sich der maximal
> benötigte Strom, bei dem der PhotoMos noch sicher angeht. Über alle ICs
> ist dieser Wert eben maximal 3mA. Typisch, also im Mittel, liegt er bei
> 0,5mA.

Woher entnimmst du diese Weisheit?

Laut Datenblatt liegt der Abschaltpunkt I_Foff @ 25°C typisch bei einem 
Diodenstrom von 0.8mA. Bei 50°C liegt er typisch bei 1mA und bei 85°C 
bei etwa 1.9mA (Fig. 6-1). Mit den von dir angegebenen 0.5mA wird das 
also nichts.

von Wolfgang (Gast)


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Timo schrieb:
> ... wenn meine led die Durchlassspannung von rund 1.6 V
> errichtet wird sie doch zum perfekten Leiter theoretisch :)

Falsche Theorie. Über einem perfekten Leiter gibt es keinen 
Spannungsabfall.

von Stefan F. (Gast)


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Timo schrieb:
> nur 3ma liefern wie ich gelesen habe heißt der
> könnte nichtmal ne LED vom Optokopler

LEDs funktionieren mit viel weniger Strom. Wer sagt, dass ein normaler 
Optokoppler nicht mit 3mA funktioniert?

> Welche Bauteile wären da zu empfehlen

Kommt ganz drauf an, was du da anschließen willst, wovor du schützen 
willst und wie viel du dafür ausgeben magst. Egal was ich dir jetzt 
empfehlen würde, es kämen mehrere Leute aus ihren Löchern die dem 
widersprechen, weil sie dabei an andere Rahmenbedingungen denken.

Also: Rücke mehr Infos zum Anwendungsfall raus, dann kann man dir 
helfen.

von Stefan F. (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> Etwas sollte schon verstanden oder an Grundlagen gelernt werden!

Da hat er Recht. Timo, du kannst ja mal mit Kapitel 2.2 und 3.4 anfangen
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf

Zu Optokopplern gibt es auch ein paar Infos.

von Timo N. (tnn85)


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Wolfgang schrieb:
> Laut Datenblatt liegt der Abschaltpunkt I_Foff @ 25°C typisch bei einem
> Diodenstrom von 0.8mA. Bei 50°C liegt er typisch bei 1mA und bei 85°C
> bei etwa 1.9mA (Fig. 6-1). Mit den von dir angegebenen 0.5mA wird das
> also nichts.

Fig. 6-1 kann ich schonmal gar nicht finden. Sprechen wir über das 
gleiche DaBla?
Ich sehe höchstens ein Diagramm 6.

https://asset.conrad.com/media10/add/160267/c1/-/en/000504861DS01/datenblatt-504861-panasonic-aqv252g-photomos-relais-1-st-1-schliesser-60-vdc-60-vac-25-a-polzahl-num-6.pdf

von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Hallo, ich habe vor kurzem hier einen Dimmer vorgestellt (Projekte & 
Code), der OK für die Ein- und Ausgänge nutzt.
Vielleicht hilft Dir das ja weiter. Ein Eingangsstrom von 2mA liefert 
über einen weiten Spannungsbereich einen konstanten Strom am Ausgang. 
Das schützt den OK weitgehend vor Überlastung.
Gruß Carsten

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