I/O-Beschaltung Raspberry Pico (für 24V)

Der 4N35 U7 ist nicht richtig beschaltet. Ausgang ist nicht die Basis, sondern der Kollektor. Emitter auf Masse ist aber richtig. Die Basis lässt man i.A. frei. Bei U6 hast du es ja richtig.

H. H. schrieb:

Die Optokoppler sind eh überflüssig, er hat ja eh keine galvanische Trennung.

Spielen tuts aber. Nehmen wir einfach an, der TE hat einen Sonderposten OK ergattert.

Rainer B. schrieb:

hallo,

ich möchte jeweils einen Ein- und einen Ausgang für 24V an eine Raspberry Pico anschliessen:

• Eingang: Reedkontakt schaltet +24V

Man nehme einen ollen Spannungsteiler. Optokoppler ist meist nur Fetisch.

• Ausgang: Last < 0,5A High-Side - Ausgang 24V gegen Masse

Dafür gibt es fertige Treiber. Z.B. UDN 2981. Der ist zwar alt, reicht hier aber. Schalte 2 Kanäle parallel (er hat 8) und gut. Wenn es neuer sein soll, sowas wie BTS4141

https://de.rs-online.com/web/p/netzschalter-ics/8259272

Jeweils ein Optokoppler für den Ein- und den Ausgang

Unfug.

FET: IRFU 9540N

Naja, ein etwas ergrauter 8A MOSFET mit 200MOhm. Da haben wir hier schon deutlich größeren Unsinn gesehen ;-)

Optokoppler: 4N35

Wozu? Angst? Zeitgeist? Fetisch?

• Schaltung

Dein Ausgangs funktioniert so nicht bzw. der MOSFET wird sehr heiß. Denn wenn man 24V mit einem N-Kanal schalten will, braucht der für's Gate eher 34V. Darum nimmt man einen fertigen Smart Switch. Oder einen P-Kanal + Pegelwandler.

Falk B. schrieb:

Denn wenn man 24V mit einem N-Kanal schalten will, braucht der für's Gate eher 34V.

Nö. Das ist ein P-Kanal und somit genau richtig. Die 10k mögen etwas groß sein und die Schaltzeiten verlängern, aber spielen tuts.

Matthias S. schrieb:

Denn wenn man 24V mit einem N-Kanal schalten will, braucht der für's Gate eher 34V.

Nö. Das ist ein P-Kanal und somit genau richtig.

Ok, mein Fehler, ich hab nicht genau hingeschaut. So geht's ist aber für 500mA recht überdimensioniert.

Neben den bereits genannten Vorschlägen (Optokoppler unnötig, High-Side-Switch) kann ich nur empfehlen alle GND-Pins des RasPi Picos auch mit der Masse Deiner Platine zu verbinden und nicht nur einen wie im Schaltplan gezeigt.

Der R-78CK-0.5 Spannungsregler sollte noch einen Kondensator am Eingang bekommen. Recom gibt 10µF an, wenn Du nicht jeden Cent 3x umdrehen musst würde ich 100µF nehmen.

Matthias S. schrieb:

H. H. schrieb:

Die Optokoppler sind eh überflüssig, er hat ja eh keine galvanische Trennung.

Spielen tuts aber.

Mindestens bei GPIO10 habe ich da ernste Zweifel. Wie soll diese Beschaltung von U7 funktionieren?

H. H. schrieb:

Mindestens bei GPIO10 habe ich da ernste Zweifel. Wie soll diese Beschaltung von U7 funktionieren?

Interner Pullup eingeschaltet.

Aber nur, wenn man U7 korrekt mit dem Kollektor anschließt. Im Moment ist die Basis angeschlossen . . .

hi

vielen Dank für Eure Rückmeldungen.

Rainer B. schrieb:

Schaltplan siehe Dateianhang

hab den Schaltplan überarbeitet / ergänzt

=> hängt hier an diesem Beitrag dran.

Optokoppler hab ich bewusst gewählt.

"Kommt auf die Schaltgeschwindigkeit an, bei Ein- und Ausgang."

=> sind einfache Schalttätigkeiten. Zeitunkritisch

woher ich das U herhab?

hab den Fehler beseitigt: IRF 9540N

Naja, ein etwas ergrauter 8A MOSFET mit 200MOhm. Da haben wir hier schon deutlich größeren Unsinn gesehen ;-)

und

So geht's ist aber für 500mA recht überdimensioniert.

bin offen für Alternativen ...

Der R-78CK-0.5 Spannungsregler sollte noch einen Kondensator am Eingang bekommen.

stimmt - ist jetzt ergänzt

Aber nur, wenn man U7 korrekt mit dem Kollektor anschließt. Im Moment ist die Basis angeschlossen . . .

ein Pin daneben und schon tut es nicht :-(

=> Fehler beseitigt

kann ich nur empfehlen alle GND-Pins des RasPi Picos auch mit der Masse Deiner Platine zu verbinden und nicht nur einen wie im Schaltplan gezeigt.

Die Schaltung hier ist eigentlich nur ein Auszug. Die Beschaltung des Picos ist umfangreicher.

Gruss

Rainer B. schrieb:

Optokoppler hab ich bewusst gewählt.

Warum?

hab den Fehler beseitigt: IRF 9540N

Jaja, ein 23A P-Kanal MOSFET, um 500mA zu schalten. So geht das heute! ;-)

bin offen für Alternativen ...

Wurden genannt.

Der R-78CK-0.5 Spannungsregler sollte noch einen Kondensator am Eingang

bekommen.

stimmt - ist jetzt ergänzt

Braucht der so aber nicht. Je 100nF am Ein- und Ausgang reichen locker. Deine Versorgung liefert schon DC, da braucht ein keinen großen Elko.

Falk B. schrieb:

hab den Fehler beseitigt: IRF 9540N

Jaja, ein 23A P-Kanal MOSFET, um 500mA zu schalten. So geht das heute! ;-)

Dafür kann er sich stundenlange SOA-gerechte Schaltflanken leisten ...

Jens G. schrieb:

Dafür kann er sich stundenlange SOA-gerechte Schaltflanken leisten ...

Die bekommt er bei derart hochohmiger Ansteuerung auch ;-)

Ich würde VBUS noch verdrosseln und mit 100nF oder so abblocken. Aber gehen tuts auch ohne.

Falk B. schrieb:

Rainer B. schrieb:

Optokoppler hab ich bewusst gewählt.

Warum?

Weil er Recht hat, und seine Schaltung dahinter schützen will.

Der C1 mit 100 uF gehört vor den 7805. Der 7805 braucht nur, und will nur ein kleines C mit 100 nF, max 1 uF.

Das C vor dem 7805 kann auch noch größer sein. R1 kann größer sein. 330 - 390 R.

hi

Gerd E. schrieb:

kann ich nur empfehlen alle GND-Pins des RasPi Picos auch mit der Masse Deiner Platine zu verbinden und nicht nur einen wie im Schaltplan gezeigt.

ich denke das ist nicht notwendig. Die GND-Pins sind schon auf dem Pico bzw. dem W5500-EVB-Pico verbunden

Gruss

Wenn da noch Wireless im Spiel ist, auf jeden Fall CLC Filter vorsehen:

Matthias S. schrieb:

Ich würde VBUS noch verdrosseln und mit 100nF oder so abblocken.

Das ist also nicht mehr optional, sondern nötig.

Rainer B. schrieb:

pico.png

Wieso eigentlich posten die Leute immer Schaltpläne als Puzzlespiel?

Warum wird U6 mit 13mA und U7 mit 2.4mA gefahren?

Ich hab jetzt mal ins Datenblatt des R-78CK geguckt. Da ist überhaupt kein Kondensator zwischen Vout/GND. Dafür 1nF zwischen Vin/Vout.

Generell. Warum die 100nF an Vout? Das ist ja meilenweit vom RP2040 entfernt. Gleiches für VBus. Warum sollten da 100nF dran? Das ist ja ein RPi Pico nicht der nackte RP2040. Am Chip sind ja mehrere 100nF eh dran.

Matthias S. schrieb:

auf jeden Fall CLC Filter vorsehen

Früher (tm) nannte man das wegen der Form einfach π-Filter.

Max schrieb:

Ich hab jetzt mal ins Datenblatt des R-78CK geguckt. Da ist überhaupt kein Kondensator zwischen Vout/GND. Dafür 1nF zwischen Vin/Vout.

Zu kurz geguckt - lies einmal weiter bis S.4 "Standard Application". Dort findest du 10µF MLCC an Ein- und Ausgang. https://www.tme.eu/Document/7df6c11d0702f3fe9c87f3da0a7b035b/R-78E-0.5.PDF Im Familiendatenblatt zeigt Recom diese optionalen Kondensatoren nicht, sondern nur das Filter zur Abschwächung der Störungen in Richtung Quelle https://g.recomcdn.com/media/Datasheet/pdf/.f92mYFpY/.tb0ff9740e8c225293342/Datasheet-687/R-78CK-0_5.pdf

Warum die 100nF an Vout? Das ist ja meilenweit vom RP2040 entfernt.

Mit dem RP2040 hat das auch nicht direkt etwas zu tun. Der R-78CK ist ein Schaltwandler und mit den Filtern geht es darum, leitungsgebundene Störungen in Richtung Quelle und Last zu reduzieren (EMV). Es geht also mehr um die Umwelt.

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:

..., damit der Eingang nicht zu empfindlich reagiert. Zum Beispiel erst ab 3 mA.

Bei 10kΩ und 24V hat die LED keine Chance einen Strom von 3mA zu bekommen.

Ein zusätzlicher Pull-Up, deutlich niederohmiger als der interne, und ein Kondensator zur Unterdrückung kurzer Störungen am µC-Eingang zusammen mit einer Aktivierung des Schmitt-Triggers ist sicher sinnvoll. Ein Kondensator parallel zur LED dient eher als ESD-Schutz.

Rainer W. schrieb:

Früher (tm) nannte man das wegen der Form einfach π-Filter.

Das ist richtig. Aber ich bezweifle, das der TE damit was anfangen kann. Und ausserdem finde ich das π gerade nicht auf der Tastatur :-) Entkopplung verschiedener Baugruppen durch Filter in der Versorgung ist jedenfalls eines der Geheimnisse guter HF-Technik.

Thomas S. schrieb:

Der C1 mit 100 uF gehört vor den 7805. Der 7805 braucht nur, und will

Das ist kein 7805 ...

Matthias S. schrieb:

Und ausserdem finde ich das π gerade nicht auf der Tastatur :-)

Ich habs gefunden - pi ... ;-)

Rainer B. schrieb:

kann ich nur empfehlen alle GND-Pins des RasPi Picos auch mit der Masse Deiner Platine zu verbinden und nicht nur einen wie im Schaltplan gezeigt.

ich denke das ist nicht notwendig. Die GND-Pins sind schon auf dem Pico bzw. dem W5500-EVB-Pico verbunden

Doch, die Masse von Pico und Deiner Platine an mehreren Stellen zu verbinden ist zu empfehlen.

Strom fließt immer im Kreis, was also über eines der anderen Pins rein fließt, muss auch über Masse irgendwo wieder raus.

Wenn viel Strom fließt, verschiebt der Widerstand am Massepin das gesamte Massenniveau auf dem Pico. Wenn Du mehrere Pins hast, reduziert dass dieses Problem. Das scheint mir bei dem von Dir bisher gezeigten Schaltplan aber eher weniger ein Problem zu sein, ist aber dennoch gute Praxis das zu vermeiden.

Was aber gilt ist dass der Rückstrom nach Masse möglichst nahe dem Strom auf dem Hinweg fließen möchte. Das ist desto ausgeprägter desto steiler die Schaltflanken sind. Die übrig bleibende Fläche die Du mit dem unterschiedlichen Hin- und Rückweg des Stroms aufspannst wird zur Antenne und strahlt Störungen ab. Natürlich werden auch die Signalflanken entsprechend verformt.

Deswegen mehrere Massepins anschließen, dann wird der Weg zwischen Hin- und Rückweg kürzer.

Bei 2-lagiger Platine versuchen einen möglichst gering unterbrochene Massefläche z.B. auf der Unterseite zu verwenden.

Matthias S. schrieb:

Rainer B. schrieb:

pico.png

Wieso eigentlich posten die Leute immer Schaltpläne als Puzzlespiel?

Das ist der offizielle Schaltplan der Raspberry Fundation.

Matthias S. schrieb:

Nehmen wir einfach an, der TE hat einen Sonderposten OK ergattert.

Wenn da schon Optokoppler drin sein sollten, dann sollte auch der DC-DC-Wandler als Übertrager (mit Sekundärwicklung) ausgeführt sein.

Es gibt Fälle, da kann auch mal fast die doppelte Spannung als Spike auf dem Netz sein. Dass kann auch viele lineare Regler in den Abgrund reissen, sofern es nicht einer für die Automotivbranche ist, der über 60V aushält.

Die andere Variante zum Schutz wäre eine ZD auf der 5V-Seite und eine Sicherung vor dem Spannungsregler.

Rainer B. schrieb:

• Ausgang: Last < 0,5A High-Side - Ausgang 24V gegen Masse

Brauchst Du die 0,5A wirklich oder ist das nur ein Ausgang, um Signaleingänge/Relais zu bedienen? In dem Fall gäbe es nämlich andere schöne kurzschlussfeste Möglichkeiten.

Rene K. schrieb:

Matthias S. schrieb:

Rainer B. schrieb:

pico.png

Wieso eigentlich posten die Leute immer Schaltpläne als Puzzlespiel?

Das ist der offizielle Schaltplan der Raspberry Fundation.

Dann lies die Frage als: Warum werden so oft Schaltpläne als Puzzlespiel gezeichnet?

Rainer W. schrieb:

Max schrieb:

Ich hab jetzt mal ins Datenblatt des R-78CK geguckt. Da ist überhaupt kein Kondensator zwischen Vout/GND. Dafür 1nF zwischen Vin/Vout.

Zu kurz geguckt - lies einmal weiter bis S.4 "Standard Application". Dort findest du 10µF MLCC an Ein- und Ausgang.

Ich hab das Datenblatt des R-78CK angeguckt, da ist die bei dir beschriebene Application nicht drin:

https://g.recomcdn.com/media/Datasheet/pdf/.f92mYFpY/.tb0ff9740e8c225293342/Datasheet-687/R-78CK-0_5.pdf

Liegt vielleicht daran, dass der CK eben (auch) für negative Spannungen geeignet ist. Dennoch hätte ich erwartet, das bei der simplen Invertierung (S6) ein Kondensator zwischen Vout und GND hängt. Tut er aber nicht. Macht man das bei negativem Ausgang nicht?

Rainer B. schrieb:

Ausgang: Last < 0,5A High-Side - Ausgang 24V gegen Masse

Auch wenn die Dinger idR. mehr Strom können: nimm einen "Highside-Smartswitch" BSPxxx oder BTSxxx von Infineon oder einen BV1Hxxx von Rohm oder einen NCVxxx von Onsemi oder sonst einen. Damit ist der Ausgang bulletproof und braucht weniger Platz als das ganze diskrete Gebastel.

Die parametrische Suche bei einem Distributor zeigt da eine beeindruckende Vielfalt. Hier eine Vorauswahl zur selbständigen Anpassung:

• https://www.mouser.de/c/semiconductors/power-management-ics/power-switch-ics-power-distribution/?current%20limit=500%20mA~~Programmable&number%20of%20outputs=1%20Output&operating%20supply%20voltage=5.5%20V~~12%20V%20to%2045%20V&package%20%2F%20case=DSO-8%7C~SOIC-8~~SOT-23-5&type=High%20Side%7C~High%20Side%20Switch%7C~Load%20Switch%7C~Single-Channel%20Smart%20High-Side%20Switch&sort=pricing&rp=semiconductors%2Fpower-management-ics%2Fpower-switch-ics-power-distribution%7C~Current%20Limit%7C~Package%20%2F%20Case%7C~Operating%20Supply%20Voltage

Optokoppler: 4N35

Wozu? Aus Angst?