Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 24VAC mit 3,3VDC steuern? Verständnissfrage


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von Vip0r (Gast)


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Hallo zusammen,

bislang habe ich zur Steuerung von meiner Bewässerungsanlage (24VAC 
Rainbird magnetventile) das openSprinklerPI Erweiterungsboard verwendet:

https://github.com/rayshobby/opensprinkler/blob/master/OpenSprinkler%20Pi/hardware/ospi_v143%2B.png

Kurz zusammengefasst: 24VAC Eingangsspannung werden in DC umgewandelt um 
den PI zu mit Saft zu versorgen und gleichzeitig wird es ermöglich über 
die GPIOs die Ventile zu schalten.

Geile Sache, funktioniert super, find ich nur für meinen simplen 
Einsatzzweck (zwei Ventile an/aus, fertig) ein wenig übertrieben.

Nun bin ich auf folgendes gestoßen:

http://www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Irrigation-Controller/step1

Hier wird "einfach" mit einem Relais das Magnetventil angesteuert. Ich 
frage mich jetzt schlichtweg: Weshalb sind die openSprinkler derart 
"kompliziert" aufgebaut, wenn ich die Magnetventile mit einem schlichten 
Relais über den Pi steuern könnte?

https://opensprinkler.com/product/opensprinkler-bee/

https://opensprinkler.com/product/opensprinkler-pi/

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

der unterschied zwischen den beiden Lösungen ist eher gering. Ich 
beginne mal mit dem Schaltplan des OpenSprinkler:
Oben links mit Power Supply beschriftet ist ein Schaltwandler, der aus 
den 24 V Wechselspannung die 5V Gleichspannung für den Pi bereitstellt. 
Kann man weglassen, dann brauchst du halt eine 5V Netzteil und hast zwei 
Kabel statt einem, also nicht wirklich ein Unterschied in der 
komplexität.
Oben rechts ist eine Echtzeituhr (RTC Real Time Clock) samt Batterie. 
Diese wird verwendet, damit der Pi nach Stromausfall direkt wieder die 
Uhrzeit hat ohne eine Internetverbindung zu benötigen. Gibt vermutlich 
eine Funktion in der Software, die die Uhrzeit benötigt. Ohne 
Echtzeituhr und Internet würde das sonst nicht funktionieren.
Unten links ist die Ventilansteuerung über einen Bus realisiert, damit 
das ganze erweiterbar. Zusätzlich wurde hier ein Schutz für die 
Elektronik eingebaut, damit nicht teils im normalen Betrieb die 
Erweiterungsplatine oder gar der Pi selbst zerstört wird. Das benötigt 
man zum Teil auch mit einem Relaisausgang, wobei das teurere Relais hier 
auch einen Teil des Überspannungsschutz übernimmt durch seine 
galvanische Trennung.
Unter der Ventilansteuerung ist noch ein Erweiterungsport eingezeichnet. 
Bei dem Aufbau ist es vorbereitet, das er nicht nur vier Ventile sonder 
auch 400 oder mehr ansteuern kann ohne größeren Aufwand. Das geht mit 
Relais direkt an IO Pins natürlich nicht.
In der Mitte der mit PCF8591 bezeichnetet IC ist ein ADC und DAC in 
einem, also Analoge Ein- und Ausgänge um Sensoren anzuschließen.
Unten rechts ist dann noch die Pinbelegung des Stecker zum Pi.

Du kannst jetzt natürlich einfach zwei Relais an die IO Pins des Pi 
hängen. Vermutlich werden die Relais aber mehr Spannung als die 3,3V des 
Pi benötigen und auch mehr Strom, sprich du benötigst einen Treiber für 
jedes Relais samt Schutzbeschaltung, damit dir das Relais beim 
Abschalten nicht den Pi kaputt macht (Selbstinduktion bei Spulen). Und 
ohne Spannungswandler für den Pi benötigst du halt zwei Netzteile, eines 
für den Pi und einen für die Ventile.

Zusammengefasst: Ja, du kannst dir vielleicht 30% vom Schaltungsaufwand 
her einsparen, zahlst dafür aber den "Preis" schlechter Erweiterbarkeit 
und schlechteren Bedienkomfort.

Ob du das willst, es dir das Wert ist, du es umsetzen kannst, damit es 
zuverlässig funktioniert kann ich den leider nicht beantworten.

Gruß Kai

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Tja, man muss sich einfach entscheiden - womit will ich schalten?

Viele versuchen, mech. Relais um jeden Preis loszuwerden, haben ja auch 
einige Nachteile (Erregerleistung, Geräusche, begrenzte Lebensdauer), 
aber auch Vorteile. Kann man nehmen, muss man nicht.

Womit du wirklich vereinfachen kannst: AC-Ventile kann man auch mit 
(verminderter) DC betreiben, das macht die Ansteuerung nochmal 
einfacher, mit 12...15V DC sollte es schon funktionieren, mal probieren.

von Vip0r (Gast)


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Hallo,

danke für die Erläuterung Kai und Joachim. Ist für mir nachvollziehbar. 
Zwei NTs wären in der Tat - vor allem hinsichtlich des späteren 
Installationsorts - bescheiden.

Ich denke ich werde mich dann doch wieder an einer openSprinkler-Lösung 
orientieren. Allerdings werde ich es eher mit dem "openSprinkler Bee" 
versuchen.

https://opensprinkler.com/product/opensprinkler-bee/

Hier wird alles mit 5v DC betrieben. Die Magnetventile werden mit einem 
"Booster" angesteuert, welcher die 5V DC auf 24V AC pumpt. Das ganze ist 
dann insgesamt gerechnet auch günstiger als openSprinklerPI + raspberry 
pi + NT

Erweiterbarkeit - zumindest softwareseitig - ist dort ebenfalls möglich, 
da openSource. Man kann zwar "nur" 3 Magnetventile steuern, das reicht 
in meinem Fall allerdings locker.

Grüße

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