Hallo liebes Microcontroller.net-Forum, in einem älteren Beitrag von mir (Beitrag "Fragen zur IR-Informationsübertragung") wurde mir geraten, um eine Infrarotverbindung zwischen meinem Raspberry Pi 4 B und einem Raspberry Pi Pico (RP2040) herzustellen, UART des Picos zu nutzen und mit einem NE555 eine Frequenz für die Infrarot-LED von 38kHz zu modulieren. Wie kann ich nun den NE555 geschickt an den Raspberry Pi 4 B anschließen, sodass der Pi "nur" einen seiner GPIO-Pins auf HIGH setzen muss, um bei dem Pico einen LOW-Pegel zu bewirken (wenn ich das Signal erstmal nicht invertiere). Also ohne, dass der Pi sich um den PWM-Takt kümmern muss. Viele Grüße, euer Ernst H.
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Man braucht eine UND-Verknüpfung von Modulationssignal vom Raspberry PI (UART) und dem Trägertakt. Sinnvollerweise nimmt man anstatt des NE555 gleich ein passenden NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger Eingängen, damit hat man den Oszillator + Verknüpfung in einem IC. Siehe Anhang.
Falk B. schrieb: > Man braucht eine UND-Verknüpfung von Modulationssignal vom > Raspberry PI > (UART) und dem Trägertakt. Sinnvollerweise nimmt man anstatt des NE555 > gleich ein passenden NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger Eingängen, > damit hat man den Oszillator + Verknüpfung in einem IC. Siehe Anhang. An welchen Pin des NE555 schlösse ich das Modulationssignal an? an Pin 2? Und welchen IC würdest du mir da empfehlen, wenn ich den NE555 nicht nähme? Viele Grüße und danke für die schnelle Antwort, dein Ernst H.
Ernst H. schrieb: > An welchen Pin des NE555 schlösse ich das Modulationssignal an? an Pin > 2? > Und welchen IC würdest du mir da empfehlen, wenn ich den NE555 nicht > nähme? Sage mal, hast du dir den Schaltplan von Falk überhaupt angeschaut? Wenn du ihn nicht verstehst, fehlen dir die Grundlagen für eine Kommunikation mit uns. Dann bist du hier falsch. Vielleicht wirst du mit YouTube Videos glücklicher. Der Vorteil bei Youtube ist, das unerwünschtes Feedback von Geschädigten gelöscht werden kann. Deswegen herrscht da immer diese schöne "Chaka, du kannst alles" Stimmung, wie bei Pipi Langstrumpf.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Sage mal, hast du dir den Schaltplan von Falk überhaupt angeschaut? Soweit ich den Schaltplan verstehe, handelt es sich rechts oben um die "allgemeine" Form, wie ich den IC anzuschließen habe (Stromversorgungstechnisch betrachtet). Der Rest des Bildes zeigt den Innenaufbau des ICs. Dieser IC ist aber nicht der NE555, soweit ich weiß. DATA ist der Eingang vom Raspberry Pi. MOD-DATA der Ausgang and die IR-LED. Stimmt das soweit?
Ernst H. schrieb: > DATA ist der Eingang vom Raspberry Pi. > MOD-DATA der Ausgang and die IR-LED. > Stimmt das soweit? Ja! Die Bezeichnung 74HC132D des ICs ist auch angegeben. Es handelt sich um 4 NAND Gatter mit je 2 Eingängen und mit Schmitt-Triggerfunktion.
Falk hat nicht die Innenschaltung des IC gezeichnet, sondern die komplette Schaltung in der üblichen Form.
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So sieht der 74HC132D in Echt aus. Da sind alle 4 Gatter bereits drin enthalten. Falk hat sogar die Pinnummern in seinen Schaltplan reingeschrieben. Und ja, der 74HC132D läuft auch mit 3,3V (2 bis 6V). Es müssen lediglich noch die beiden Widerstände und die beiden Kondensatoren hinzugefügt werden.
Ernst H. schrieb: > Wie kann ich nun den NE555 geschickt an den Raspberry Pi 4 B > anschließen, sodass der Pi "nur" einen seiner GPIO-Pins auf HIGH setzen > muss, um bei dem Pico einen LOW-Pegel zu bewirken (wenn ich das Signal > erstmal nicht invertiere). Also ohne, dass der Pi sich um den PWM-Takt > kümmern muss. Bin mir nicht ganz sicher was du mit »um den PWM-Takt kümmern« meinst. Das muss man normalerweise nur einmal initiieren (Frequenz und Duty) und dann kann man es vergessen. Es läuft völlig unabhängig vom Programm in Hardware. Und zwar auf einem der GPIO-Pins 12,13,18,19 Wenn man nun den oben vorgeschlagenen 74HC132D an einen dieser Pins und an einen weiteren GPIO-Pin zur Steuerung hängt, dann kann man mit diesem Steuerungs-Pin das PWM Signal durchschalten oder nicht. Nur mal so als eine weitere Idee. (Und nur falls es passt) Noch eleganter wäre wenn man einfach den duty-cycle jeweils auf 50% und auf 0% stellt. Da braucht man dann keinen Steuerungs-Pin.
Norbert schrieb: > Wenn man nun den oben vorgeschlagenen 74HC132D an einen dieser Pins und > an einen weiteren GPIO-Pin zur Steuerung hängt, dann kann man mit diesem > Steuerungs-Pin das PWM Signal durchschalten oder nicht. Also sollte ich wohl besser auf den 74HC132C umschwenken, nach allem, was ich hier las? Den müsste ich aber erst einmal bestellen ... Uwe K. schrieb: > Das Angebot steht noch: Oder ich nehme einfach mal dein Angebot an. wäre glaube ich, noch einfacher. Vielen Dank an dieser Stelle 👍👍 Vielen Dank für alle Antworten. Sie waren wirklich hilfreich. Viele Grüße, euer Ernst H.
Mann fragt nach 555 und bekommt den 132 ! Bemerkenswert fachlich ;-)
Keller schrieb: > Mann fragt nach 555 > und bekommt den 132 ! Der taugt wenigstens für die 3,3V des Pi.
Keller schrieb: > Die CMOS Version ICM7555 auch Oder eine andere CMOS Version des 555. Aber der TE wird wohl ehr einen bipolaren haben.
Ernst H. schrieb: > Also sollte ich wohl besser auf den 74HC132C umschwenken, nach allem, > was ich hier las? > Den müsste ich aber erst einmal bestellen ... Solltest du die PWM direkt mit dem Raspberry über variablen duty-cycle erzeugen, brauchst du gar kein IC. Keine Grabbelkiste! Wenn du's über einen PWM-Pin und Steuer-Pin machen willst, brauchst du ein 3.3V kompatibles UND, NAND, OR oder NOR. Grabbelkiste? Oder ein Transistor-Konstrukt an den GPIO-Pins. Grabbelkiste?
H. H. schrieb: > Keller schrieb: >> Die CMOS Version ICM7555 auch > > Oder eine andere CMOS Version des 555. Aber der TE wird wohl ehr einen > bipolaren haben. --> NE555P, so die Beschriftung. Ich verstehe nur noch nicht ganz, warum der ungeeignet ist.
Ernst H. schrieb: > --> NE555P, so die Beschriftung. > Ich verstehe nur noch nicht ganz, warum der ungeeignet ist. Weil der mindestens 4,5V haben will.
H. H. schrieb: > Weil der mindestens 4,5V haben will. Aber das kann ich doch über einen externen Kreis mit Transistor regeln, oder?
Ernst H. schrieb: > H. H. schrieb: >> Weil der mindestens 4,5V haben will. > > Aber das kann ich doch über einen externen Kreis mit Transistor regeln, > oder? Wozu einfach, wenns auch umständlich geht...
Norbert schrieb: > Solltest du die PWM direkt mit dem Raspberry über variablen duty-cycle > erzeugen, brauchst du gar kein IC. > Keine Grabbelkiste! > > Wenn du's über einen PWM-Pin und Steuer-Pin machen willst, brauchst du > ein 3.3V kompatibles UND, NAND, OR oder NOR. > Grabbelkiste? > > Oder ein Transistor-Konstrukt an den GPIO-Pins. Grabbelkiste? -- Frank M. schrieb: >[...] > 2. Das UART-Ausgangssignal vom PI mit NE555 auf 38kHz modulieren, einen > 38kHz-TSOP direkt an UART vom Pico:Pi4 -> UART -> NE555 -> IR-Diode -> > TSOP-IR-Empfänger -> UART Pico -- Ist Frank Ms Variante wohl einfacher zu gestalten?
Ernst H. schrieb: > Ist Frank Ms Variante wohl einfacher zu gestalten? [ ] Willst du bidirektional arbeiten? [ ] Nur vom Pico zum 4B? [ ] Nur vom 4B zum Pico?
Norbert schrieb: > [ ] Willst du bidirektional arbeiten? > [ ] Nur vom Pico zum 4B? > [X] Nur vom 4B zum Pico? Im Anhang findet sich ein Schaltplan. So würde ich das ohne ICs machen. Funktioniert das?
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Ernst H. schrieb: > [X] Nur vom 4B zum Pico? Einen der GPIO-Pins 12,13,18,19 wählen. Kleinen Basiswiderstand, Transistor, IR-Diode und passend berechneten Vorwiderstand. Da.Bla. des TSOP bereit halten. GPIO auf PWM mit passender Frequenz zB. 38kHz programmieren. Durch setzen des ›duty-cycle‹ (0%/50%) IR-Diode gepulst übertragen lassen. An den passenden Burst (und Recovery) denken. 2400bd max. Geschwindigkeit. Über Manchester Kodierung der Signale nachdenken. Checksummen senden! Auf der Pico Seite den TSOP an einen Pin. Mit PIO die Pulse und Pausen messen lassen und über FIFO ans Programm schieben. Dekodieren. Checksummen prüfen!
Norbert schrieb: > Einen der GPIO-Pins 12,13,18,19 wählen. > Kleinen Basiswiderstand, Transistor, IR-Diode und passend berechneten > Vorwiderstand. > > Da.Bla. des TSOP bereit halten. > > GPIO auf PWM mit passender Frequenz zB. 38kHz programmieren. > Durch setzen des ›duty-cycle‹ (0%/50%) IR-Diode gepulst übertragen > lassen. > > An den passenden Burst (und Recovery) denken. > 2400bd max. Geschwindigkeit. > Über Manchester Kodierung der Signale nachdenken. > Checksummen senden! Das war's, oder? Was heißt Da.Bla.? Vielen Dank und beste Grüße, euer Ernst.
1 | 5V o----------------------------------------+ |
2 | | |
3 | | | |
4 | | R | |
5 | | | |
6 | | |
7 | IR-LED V |
8 | --- |
9 | | |
10 | | / |
11 | |/ |
12 | GPIO-Pin o-------| R |-------| |
13 | mit PWM |\ |
14 | | \ |
15 | V |
16 | | |
17 | o |
18 | GND |
Ernst H. schrieb: > Das war's, oder? Was heißt Da.Bla.? Datenblatt. Eine dämliche Abkürzung. In deiner Schaltung fehlt der Vorwiderstand der LED, ebenso der Basiswiderstand. Außerdem wird dein Transitor nicht als Verstärker, nur als Schalter bzw- UND-Verknüpfung. Das wird nix, die IOs des Raspberry Pi sind eher schwach. Tu dir den Gefallen und mach es richtig. Z.B. mit meiner Schaltung. Die kann man auf Lochraster aufbauen.
Man kann es, wie bereits mehrfach beschrieben, auch komplett ohne externe ICs machen, bestenfalls einen Transistor als Verstärker, damit die LED mehr Strom kriegt. Dann muss man aber einen Timer-Interrupt oder ähnliches im Raspberry Pi nutzen, um die PWM passend zu steuern und damit den Datenstrom zu erzeugen. Das Trägersignal macht das PWM-Modul allein. Beim Arduino ist das mit dem Timer-Interrupt einfach, beim Raspberry Pi braucht es dazu deutlich mehr Know How, denn dort kann man das nicht so einfach machen.
Falk B. schrieb: > In deiner Schaltung fehlt der Vorwiderstand der LED, ebenso der > Basiswiderstand. Außerdem wird dein Transitor nicht als Verstärker, nur > als Schalter bzw- UND-Verknüpfung. Das wird nix, die IOs des Raspberry > Pi sind eher schwach. Dann ändere ich die Schaltung um wie folgt:
1 | PWM o---------------------------------------+ |
2 | | |
3 | | | |
4 | | R | |
5 | | | |
6 | | |
7 | IR-LED V |
8 | --- |
9 | | |
10 | | / |
11 | |/ |
12 | GPIO-Pin als Schalter o-----| R |----| |
13 | |\ |
14 | | \ |
15 | V |
16 | | |
17 | o |
18 | GND |
So müsste es funktionieren. Mod: ASCII-Art in [ code ] ... [ /code] eingebettet, damit dieses auf Mobilgeräten mit Proportionalschrift nicht total geschreddert wird. @TO: Bitte zukünftig für so etwas [ code ] .... [ /code ] (ohne Leerzeichen innerhalb der Klammern) verwenden.
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Bearbeitet durch Moderator
Ernst H. schrieb: > So müsste es funktionieren. Nur dann, wenn deine IR-LED mit vielleicht 2-5mA ausreichend hell leuchtet.
Falk B. schrieb: > Nur dann, wenn deine IR-LED mit vielleicht 2-5mA ausreichend hell > leuchtet. Wird sie eher nicht. @TO: Machs richtig oder gar nicht. Falk hat Dir eine relativ einfache, aber sinnvolle Möglichkeit gezeigt. Seine Lösung besteht aus einem IC plus zwei Kondensatoren. Einfacher gehts nicht, auch nicht mit einem NE555.
Falk B. schrieb: > Ernst H. schrieb: >> So müsste es funktionieren. > > Nur dann, wenn deine IR-LED mit vielleicht 2-5mA ausreichend hell > leuchtet. Tatsächlich sehe ich (bzw. mein Fotoapparat) nur ein schwaches Leuchten. Demzufolge brauche ich erneut einen stärkeren Stromkreis. Diesen baue ich wie folgt ein:
1 | 5V mit viel Ampere o------------------------+ |
2 | | |
3 | | |
4 | | |
5 | | / |
6 | |/ |
7 | PWM-Pin o--------------------------------| |
8 | |\ |
9 | | \ |
10 | V |
11 | | |
12 | | |
13 | | |
14 | | |
15 | | |
16 | | | |
17 | | R | |
18 | | | |
19 | | |
20 | IR-LED V |
21 | --- |
22 | | |
23 | | / |
24 | |/ |
25 | GPIO-Pin als Schalter o-----| R |----| |
26 | |\ |
27 | | \ |
28 | V |
29 | | |
30 | o |
31 | GND |
"Mit viel Ampere" ist noch etwas sehr salopp ausgedrückt. Ansonsten müsste es funktionieren.
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210 KB
Frank M. schrieb: > Einfacher gehts nicht Es gibt auch noch die "Ein-Transistor-Lösung": Nimm einfach zwei Schottky Dioden als UND-Verknüpfung. Der Transistor Q1 ist stark genug um eine kräftige IR-LED zu treiben.
Ernst H. schrieb: > Ansonsten müsste es funktionieren. Funktioniert. Man braucht dort keine 5V, 3,3V reichen, mehr bringt bei der Schaltung nix, denn der obere Transistor arbeitet in Kollektorschaltung.
Falk B. schrieb: > Funktioniert. Man braucht dort keine 5V, 3,3V reichen, mehr bringt bei > der Schaltung nix, denn der obere Transistor arbeitet in > Kollektorschaltung. Brauche ich eigentlich eine externe Spannungsquelle, oder reicht die Stromstärke des 3,3V-Pins vom Pi aus?
Reicht wahrscheinlich aus. Am Ende ist es immer eine frage der Temperatur, die auch von vielen anderen Faktoren abhängt. https://forum-raspberrypi.de/forum/thread/31203-strombelastbarkeit-der-3-3v-spannungsregler/
Ernst H. schrieb: > Brauche ich eigentlich eine externe Spannungsquelle, oder reicht die > Stromstärke des 3,3V-Pins vom Pi aus? Reicht. Deine IR-LED braucht vielleicht 100-200mA Pulsstrom.
Falk B. schrieb: > Reicht. Deine IR-LED braucht vielleicht 100-200mA Pulsstrom. Ich wollte die Schaltung, siehe ... Ernst H. schrieb: > Diesen baue ich wie folgt ein: ...zusammenbauen und dafür einen BC547C- und einen BC337-Transistor verwendet. Den Vorwiderstand habe ich auf 18 Ohm berechnet. Welchen Widerstand muss R des GPIO-Pins haben und ist dieser überhaupt nötig?
Ernst H. schrieb: > Welchen > Widerstand muss R des GPIO-Pins haben und ist dieser überhaupt nötig? Der Widerstand ist nicht für den GPIO Pin, sondern für den Transistor. Er bestimmt, wie viel Strom in die Basis fließt. Ohne Widerstand wären es unendlich viele Ampere (bzw. Raspi kaputt). Zur Berechnung schau dir mal Kapitel 2.2.2 an. http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf
Ernst H. schrieb: > ...zusammenbauen und dafür einen BC547C- und einen BC337-Transistor > verwendet. 2x der gleiche Typ reicht, nimm 2xBC337. > Den Vorwiderstand habe ich auf 18 Ohm berechnet. Mal nachrechnen. Der obere Transistor arbeitet in Kollektorschaltung, dessen Emitter hat 0,7V weniger als die Basis. Die hängt an 3,3V vom IO Pin, macht ca. 2,6V. Der untere Transistor in Emitterschaltung wird voll durchgesteuert, da bleiben vielleicht 0,1V UCE übrig. Macht 2,5V für die LED + Vorwiderstand. IR-LEDs haben ca. 1,2V Flußspannung, bleibt ca. 1,4V für den Vorwiderstand. Bei 18 Ohm macht das ~100mA. Passt. > Welchen > Widerstand muss R des GPIO-Pins haben Sagen wir 1k. > und ist dieser überhaupt nötig? Ja, siehe Basiswiderstand.
Ernst H. schrieb:1 | > | |
2 | > | |
3 | > | | |
4 | > | R | |
5 | > | | |
6 | > | |
7 | > IR-LED V |
8 | > --- |
9 | > | |
10 | > | / |
11 | > |/ |
12 | > GPIO-Pin als Schalter o-----| R |----| |
13 | > |\ |
14 | > | \ |
15 | > V |
16 | > | |
17 | > o |
18 | > GND |
19 | > |
Willst du als GPIO Pin nun den TX Pin des Raspberry UART für eine serielle Übertragung nutzen, oder dein Programm selbst am GPIO wackeln lassen? Falls du ersteres vorhast, muss der TX Ausgang noch invertiert werden. Das wurde in deinem anderen Thread auch schon gesagt. Weiss hier jemand, ob man den UART entsprechend umkonfigurieren kann?
Rainer schrieb: > Willst du als GPIO Pin nun den TX Pin des Raspberry UART für eine > serielle Übertragung nutzen, oder dein Programm selbst am GPIO wackeln > lassen? Aktuell bin ich der Meinung, dass Variante zwei einfacher sei. Den TX Pin und UART werde ich, wenn überhaupt, erst sehr viel später nutzen. ERGÄNZUNG: Es funktioniert nun, nachdem ich bemerkt hatte, dass ich die Transistoren falsch herum anschloss und die falsche PIN-Nummer im Code angab. Jedoch leuchtet das Lämpchen etwas sehr schwach (siehe Video). Woran liegt das?
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Ernst H. schrieb: > Jedoch leuchtet das Lämpchen etwas sehr schwach (siehe Video). > Woran liegt das? Weil du Infrarot nicht sehen kannst und auch deine Kamera im Normalfall nicht, denn die hat einen IR-Filter. Der ist nicht perfekt, deswegen sieht sie es doch ein wenig. Aber wie stark die IR-Quelle dann ist, kann man nicht sagen. Das ist bestenfalls schätzen. Bau mal zum Test eine normale rote LED ein. Aber ein "normale", keine Superhelle. Denn letztere haben eher 3,3V Flußspannung, da leuchtet mit deiner schaltung dann gar nichts mehr. Normale rote haben um die 1,8V, da sieht man noch ansatzweise was.
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Bearbeitet durch User
Falk B. schrieb: > Aber wie stark die IR-Quelle dann ist, kann > man nicht sagen. Das ist bestenfalls schätzen. Bau mal zum Test eine > normale rote LED ein. Habe ich gemacht. Tatsächlich leuchtet diese rote LED etwas heller, als die IR-LED im Bild des Fotoapparates. Lag es wirklich nur am Fotoapparat? Wenn ja, mache ich jetzt mit der Protokoll-Programmierung weiter. Viele Grüße und vielen Dank an alle Helferinnen und Helfer dieses Beitrages, euer Ernst H. Übrigens: Was heißt "TO"?
Ernst H. schrieb: > Lag es wirklich nur am Fotoapparat? Vergleiche doch einfach mit der Fernbedienung von deinem TV!
Ernst H. schrieb: > Habe ich gemacht. Tatsächlich leuchtet diese rote LED etwas heller, als > die IR-LED im Bild des Fotoapparates. Du hast einen Fotoapparat? Eher nicht. Wohle eher eine Digitalkamera. ;-) > Lag es wirklich nur am Fotoapparat? Wenn ja, mache ich jetzt mit der > Protokoll-Programmierung weiter. Tu das. > Übrigens: Was heißt "TO"? Thread Opener, neudeutsch für Diskussionsstarter. Also du.
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