Verständnisfrage zu ULN 2803 - 8 Kanal Relais

  • Hallo !!
    Ich bin Anfänger im Bereich der Elektronik und habe eine grundsätzliche Verständnisfrage.


    Ich möchte das 8 Kanal Sainsmart Modul an den PI anschließen und habe mich entschlossen alles über den ULN 2803A zu schalten. Ich bin im Netz über eine Vielzahl von Schaltungsmöglichkeiten gestolpert. Am besten hat mir dieser Artikel im englischsprachigen Forum gefallen.


    Schaltbilder


    Bild 4 mit der Optokoppler Isolation hat mir am besten gefallen. Warum sollte man diese nicht nutzen, wenn sie auf dem Relaisboard zur Verfügung steht. Die GRD Anschlüsse liegen dann aber trotzdem zusammen, da diese auf dem Relaisboard zusammengeführt werden.


    Meine Frage, spielt es denn eine Rolle, wenn die Masse mehrerer Spannungsquellen zusammengefasst werden, oder fließt der Strom stehs nur zu seiner Quelle zurück?


    siehe auch Bild 1 vs. Bild 2


    Ich würde gerne nur die 3,3 V (Steuerspannung) vom Pi nehmen und den Rest komplett von einem externen Netzteil. - Ist das möglich ? Was ist mit der Masse?


    :denker: :denker: :denker:


  • Hallo,



    Ich möchte das 8 Kanal Sainsmart Modul an den PI anschließen und habe mich entschlossen alles über den ULN 2803A zu schalten.


    Nachdem die Relaiskarte eigene Optokoppler mit sich bringt, würdest Du nicht zwingend einen Treiber der Art ULN2803 benötigen (weniger Leistung würde auch genügen). Egal - schadet aber auch nix..



    Ich bin im Netz über eine Vielzahl von Schaltungsmöglichkeiten gestolpert. Am besten hat mir dieser Artikel im englischsprachigen Forum gefallen.
    Schaltbilder


    Bild 4 mit der Optokoppler Isolation hat mir am besten gefallen. Warum sollte man diese nicht nutzen, wenn sie auf dem Relaisboard zur Verfügung steht. Die GRD Anschlüsse liegen dann aber trotzdem zusammen, da diese auf dem Relaisboard zusammengeführt werden.


    Bild 3 ist dasjenige, welches Du vermutlich möchtest?! Zumindest wenn Du vorhast, den Relaislaststrom über ein separates Netzteil zu speisen. Damit bewahrst Du Dir die galvanische Trennung über die Optokoppler des Relaismoduls.



    Meine Frage, spielt es denn eine Rolle, wenn die Masse mehrerer Spannungsquellen zusammengefasst werden, oder fließt der Strom stehs nur zu seiner Quelle zurück?


    Ich weis jetzt nicht, wie ich diese Frage genau beantworten soll. Naja, eine galvanische Trennung ist sofort weg, wenn Du z.B. zwei Massen zusammenfaßt. Liegen die Potentiale auf unterschiedlichem Niveau, dann fließt ein Ausgleichsstrom. In Deinem Fall willst Du eine galvanische Trennung - daher auch Bild 3 und nicht 4. Bei einer Erdung möchte man alle Leitungen (sternförmig) auf einem Niveau haben - dann verbindet man "Geräte". So mal ganz einfach gesprochen...



    Ich würde gerne nur die 3,3 V (Steuerspannung) vom Pi nehmen und den Rest komplett von einem externen Netzteil. - Ist das möglich ? Was ist mit der Masse?


    Siehe oben.


    Schöne Grüße


    schnasseldag


    PS: Paß aber auf - JD-VCC ist der rechteste Pin der 3er Kombination auf dem Board. Es ist auf den Screenshots nicht genau zu erkennen, ob er rechts oder in der Mitte angesteckt ist. Die Mitte wäre falsch!

  • Ob Du die Massen beider Schaltungen miteinander verbindest, bleibt Dir überlassen. Wenn man zwei Stromkreise galvanisch voneinander trennen will o. muß, werden die Massen nicht verbunden. Diese Schaltungsvariante ist sehr sicher für den RPi, da sie quasi rückwirkungsfrei ist. Es können damit auch keine Ausgleichsströme zwischen beiden Schaltungen fließen, was bei längeren Kabeln öfters zu Audio- o. Bildproblemen führt. I.d.R. ist es aber so, dass wenn man zwei Schaltungen ohne Optokoppler miteinander verbindet, man die Massen zusammen schalten sollte, da diese gemeinsame Masse dann das Bezugspotential für beide Schaltungen darstellt.

  • Nimm für den ULN... die 5V vom Raspi und für die Relaiskarte eine externe Versorgung. Und dann wie in Bild 3. Kein gemeinsamer GND.

  • Ich hoffe, Ihr habt alle keine Ausbildung im Bereich Elektrotechnik / Elektronik oder ich habe Euch falsch verstanden. Zwangsläufig muss die Masse (GND) der Stromversorgung der Eingangsseite der Optokoppler der Relaiskarte und des Raspberry Pi verbunden sein. Ich habe mal eine häufige Schaltung der Relaiskarten mit dem ULN2308 erstellt, um das ein wenig zu erklären. In der PDF-Datei findet Ihr den kompletten Schaltplan so einer Relaiskarte. Sicherer wäre allerdings, wenn der TE hier einen Link zur Karte angiebt, die er nutzen will, denn es gibt unterschiedliche Bauformen.



    Die Optokoppler müssen (sollten) mit 5V versorgt werden, haben aber selbst erst mal keine Verbindung zum GND (Masse) dieser 5V. Dazu bietet sich natürlich der ULN2308 mit seinen offenen Kollektoren an. Die schalten nähmlich gegen Masse durch. Masse muss allerdings sowohl die vom Pegel der schalten soll (Raspberry Pi) als auch von den 5V der Versorgungsspannung der Eingänge der Optokoppler sein. Wo die 5V herkommen ist dabei völlig egal, es könnten auch 12V oder jede beliebige andere Gleichspannung sein. Übrigens heißt Ground (GND, Masse) so, weil sie immer potentialfrei ist. Wäre da Potential im Spiel dürfte es nicht Masse oder GND heißen! Zwei unterschiedlich hohe Spannungen gegen Masse erzeugen noch lange kein Potential zwischen den beiden Massen, dazu müssten die Spannungsquellen in einem Zusammenhang stehen.

  • raspiprojekt
    Da hast du uns wohl falsch verstanden oder du solltest noch einmal deine Schaltungen studieren. Weder in deiner Zeichnung noch im angehängten Schaltplan benötigt die LED im Optokoppler einen zusätzlichen Masseanschluss GND. Wie du bereits richtig beschrieben hast, bekommt die LED ihre Masse durch den ULN... Wenn, wie von mir vorgeschlagen, der ULN... seine Versorgung vom Raspi bekommt, dann haben Raspi, ULN... und Eingangsseite der Optokoppler so eine gemeinsame Masse. Welchen Zweck sollte also der Anschluss der Masse von Raspi/ULN... am GND-Pin der Eingangsleiste (J9) haben? Die Belegung des GND-Pins ist unnötig für die Funktion der LEDs in den Optokopplern. Und Masse oder 0V ist auch ein Potential.


    Ein Elektriker

    Edited once, last by rob.z ().

  • Schnell und viele Antworten. Erstmal danke dafür. :bravo2: :bravo2: :bravo2:


    Ich habe die Relaiskarte mit 5 V Relaisspannung und 5 V Schaltspannung !


    zu schnasseldag


    Ja, Bild 3 habe ich gemeint.


    Mir geht es halt um die Sicherheit des PI....
    Werde aber trotzdem mal die Stromstärke messen, die bei den Optos gebraucht wird. Möchte ja noch eine Temperaturmessung mit Einfügen, deren Ergebnis dann die Relais steuert.


    zu rob.z



    danke...


    zu raspiprojekt


    Ja, das habe ich verstanden, die Relaiskarte benötigt über die "Ins1 bis Ins8" Masseschaltung und über VCC kommt Plus vom PI.
    Hier der Link zum Hersteller


    SainSmart


    Quote


    Ja das war meine "zweite Frage" ....


    Verstehe ich es dann richtig, wenn ich wie hier auf de mBild zu sehen,


    [Blocked Image: https://farm6.staticflickr.com…72604166_2744c129db_o.jpg]


    das ganze verkabeln würdew, dann fließt der Strom vom PI von Pin 23, 24 über den ULN 2803 und die Relaiskarte zurück zum PI und der Strom von der externen Quelle über die Relaiskarte zurück zur Stromquelle. Die Verbindung der beiden Gnd's (Vergibt mir die Bezeichnung) spielt dabei keine Rolle ?

  • @ Dr. Dish


    So wie in Deinem letzten Beitrag kannst Du es machen. Ich würde mir allerdings das Netzteil am Raspi sparen und eine Verbindung von der Relaiskarte (VCC) zum Raspi Pfostenstecker 5 Volt machen.


    Als "Power Suply" (5 Volt natürlich) einfach ein etwas stärkeres nehmen, abhängig von dem was Du sonst noch vorhast.

  • Die Schaltung passt! Die Basis der im ULN2308 verbauten Darlingtontransistoren erhält so 3,3V über den eingebauten Vorwiderstand sobald ein GPIO auf high gesetzt wird. Es fließen rund 2mA vom GPIO durch Basis und Emitter gegen GND. Dadurch wird die Kollektor-Emitterstrecke niederohmig und schaltet gegen GND durch. Nun kann von den +5V Vcc ein Strom durch den Vorwiderstand die LED des Optokopplers und die LED zur Anzeige des Schaltzustandes fließen. Die LEDs beginnen zu leuchten, der Optokoppler schaltet nun die 5V an die Basis des Transistors auf der Relaiskarte und dieser schließlich das Relais. Da die Relais auch mit 5V funktionieren bleibt die Steckbrücke auf common Vcc / JVcc. Manchmal sieht man auch die Variante, dass der ULN2308 direkt am RasPi steckt, dann werden meist als Vcc die 5V vom RasPi benutzt . Der liefert natürlich zu wenig Strom für die Relaisspulen (Für die LEDs und die Optokopplereingänge reicht das). Wenn das so ist, versorgt man die Relaisspulen mit einem eigenen 5V Netzteil, dann muss die Brücke common Vcc / JVcc offen sein. Brauchen die Spulen eine andere Spannung ist das natürlich selbstredend.
    Automatisch zusammengefügt:[hr]


    Ich würde mir allerdings das Netzteil am Raspi sparen und eine Verbindung von der Relaiskarte (VCC) zum Raspi Pfostenstecker 5 Volt machen.



    Das kannst Du machen, wenn es um 2 Kanal-Karten geht. Wie ich oben beschrieben habe, wäre der Strom den die Spulen brauchen zu hoch. Die 5V Pins hängen nicht direkt am Netzteil sondern sind mit der 2A Polyfuse abgesichert. Also mehr als ein 2A Netzteil bringt am RasPi nichts! Nutzt also nichts, extra Netzteil für die JVcc Seite ist Pflicht!


  • Das hat rmjspa bestimmt nicht so gemeint, es ging wohl eher darum, den RPi mit der externen Relais SV mit zu versorgen. Dann sollte man aber auf jeden Fall noch eine Überstromsicherung und einen Schutz vor Überspannung mit einbauen, denn sicher ist sicher. Und ohne wieder eine ellenlange Diskussion lostreten zu wollen, dass Masse kein Potential ist bzw. hat, glauben eigendlich nur Leute, die sich mit der Materie nicht auskennen.


  • Und ohne wieder eine ellenlange Diskussion lostreten zu wollen, dass Masse kein Potential ist bzw. hat, glauben eigendlich nur Leute, die sich mit der Materie nicht auskennen.


    Naja, jemanden der das 4 Jahre lang studiert hat, könnte man ruhig glauben, aber was solls, wer diskutieren möchte, mache bitte einen neuen Thread dazu auf, vielleicht hilft das ja auch anderen, denn es scheint ja vielen nicht so sonderlich klar zu sein, was Masse bzw. Ground (GND) von +V, (+), -V (-) oder 0V unterscheidet. Ich und bestimmt noch einige andere werde sich nicht scheuen Euch das zu erklären.

  • raspiprojekt: Es geht wohl eher darum, daß auch Dir es zuweilen passiert, ungenau zu lesen/verstehen, was Dich zuweilen aber nicht davon abhält, relativ hart in Deinen Antworten zu sein. Die von Dir skizzierte Schaltung entspricht genau der Eingangsseite des Optokopplers aus Bilde 3. Es war mithin nicht erforderlich andere als unwissend hinzustellen und hernach den gleichen Fall zu skizzieren. Ein jeder erklärt nun mal mit seinen Worten und die sollten dem Auditorium angepaßt sein. Daß dabei jeder andere Worte wählt ist nur verständlich und gut, da dem Lernenden somit auf verschiedene Weise der gleiche Inhalt vermittelt wird.


    Übrigens - auch ich lese viele Deiner Beiträge und Anleitungen und finde Sie i.d.R. sehr präzise und extrem hilfreich! Dafür will ich mich hier mal bedanken und dies ebenso anmerken wie die kleine Bitte, den Säbel manchmal etwas später zu zücken... ;)

  • OT: Das soll ein Säbel sein? Das ist ... Nagut der Spruch ist beinahe so alt wie ich vor 20 Jahren.


    Aber wieder zum Thema, es ging nicht um das Bild, sondern um das Masse weglassen. Zudem sind die Bilder ja echt klein und ich vieleicht schon zu alt. Also noch mal zum Fazit. Eine Schaltung kann nicht funktionieren, wenn ihr zusätzlich zu einer Signalleitung ein Bezugspunkt, der im allgemeinen als Masse bezeichnet wird, fehlt.


    OT: Ich bekomme auf meiner Seite ganz viele Anfragen, wie das mit der Masse ist oder auch das etwas nicht funktioniert weil die Masse schlicht und einfach nicht berücksichtigt wurde. Und wie man an den Antworten sieht, ist das auch hier nicht ganz klar. Der arme Kerl sitzt nach dem Tipp die Masse einfach wegzulassen an seiner Relaiskarte und verzweifelt oder verliert gar das Interesse am Raspberry Pi. Und dann darf man nach drei falschen Tipps vielleicht doch mal den Säbel rausholen. Aber ich habe mich ja schon wieder beruhigt und bereite gerade ein paar Grafiken zum Thema vor und werde mich dann mal dazu emotionslos äußern.

  • Hi noch mal zur späten Stunde,


    und nun weis ich, woher unsere unterschiedlichen Schlüsse stammen. Natürlich hast Du mit


    Aber wieder zum Thema, es ging nicht um das Bild, sondern um das Masse weglassen.
    ...
    Eine Schaltung kann nicht funktionieren, wenn ihr zusätzlich zu einer Signalleitung ein Bezugspunkt, der im allgemeinen als Masse bezeichnet wird, fehlt.


    nicht Unrecht. Wir sind aber unterschiedlichen Annahmen gefolgt.


    Dr. Dish wollte idealerweise mit zwei Spannungsquellen arbeiten. Eine für den Raspi inkl. Optokoppler-LED-Teil und die andere für den Relais-Lastteil. In "Number 3" ist die (übliche) Stromversorgung für den Raspi (z.B. Steckernetzteil) nicht eingezeichnet. Lediglich das zusätzliche Netzteil für den Lastteil ist eingemalt.



    Das der Raspi standardmäßig über ein eigenes Netzteil versorgt wird, hatten wohl die meisten hier (einschließlich ich) als selbstverständlich angenommen - zumal Dr. Dish ja eh' 2 Netzteile wollte. Du hingegen hattest Dich strikt an den Schaltplan gehalten, der ohne Standardspeisung für den Raspi dann natürlich nicht funktioniert. Speist man den Raspi separat, dann bedarf es keines gemeinsamen GND zwischen den zwei Netzteilen - dafür sitzt ja schließlich der Optokoppler drin.


    Wieder einer der berühmten Fälle, wo der "Modus Operandi" viel dazu beiträgt, ob Sender und Emfänger das gleiche meinen und verstehen. Das gute alte Telefon hätte halt doch manchmal so seine Vorteile. ;)


    Schöne Grüße


    schnasseldag


    PS: Und um den Punkt auch noch kurz erwähnt zu haben - streng genommen könnte man sich den COMMON Anschluß des ULN an Vcc auch schenken. Der Optokoppler induziert ja schließlich keine Spannung, womit die Freilaufdioden überflüssig wären. Schaden tut's aber nicht und es ist wohl auch eher besserer Stil ihn zu verbinden...

  • Meine Aussage:


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"] Ich würde mir allerdings das Netzteil am Raspi sparen und eine Verbindung von der Relaiskarte (VCC) zum Raspi Pfostenstecker 5 Volt machen.[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Als "Power Suply" (5 Volt natürlich) einfach ein etwas stärkeres nehmen, abhängig von dem was Du sonst noch vorhast.[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Ist doch, vor allem mit der Schaltung in dem Post davor sehr eindeutig.[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Wenn ich einen erhöhten Strombedarf bei 5 Volt Spannung benötige, gibt es für mich absolut keinen Grund den Raspi noch zusätzlich mit 5 Volt über die Micro USB Buchse zu versorgen. Dann nehme ich gleich ein ausreichend dimensioniertes Netzteil und versorge den Raspi über den 5 Volt Anschluss am Pfostenstecker.[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Und wenn jetzt wieder jemand sagt, "Dann umgehe ich aber der Absicherung durch die aufgelötete Sicherung..."[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Die ist doch so unnütz wie ein Kropf...[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Wer ist denn schon in der Lage, diese auszuwechseln fals doch......[/font]


    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Und wer auf Nummer ganz sicher gehen will, kann immer noch eine fliegende einbauen, nachdem er seine Unterhosen gebügelt hat.[/font]


  • Aber wieder zum Thema, es ging nicht um das Bild, sondern um das Masse weglassen. Zudem sind die Bilder ja echt klein und ich vieleicht schon zu alt. Also noch mal zum Fazit. Eine Schaltung kann nicht funktionieren, wenn ihr zusätzlich zu einer Signalleitung ein Bezugspunkt, der im allgemeinen als Masse bezeichnet wird, fehlt.


    Niemand hat dazu geraten, die Masse wegzulassen. Es ging darum, bei zwei über Optokoppler verbundenen Stromkreisen mit jeweils eigener Spannungsquelle die Massen nicht miteinander zu verbinden, um eine galvanische Trennung zwischen den Stromkreisen zu gewährleisten. Natürlich kann man das Relaisboard auch mit einer bzw. zwei Spannungsquellen und einer gemeinsamen Masse betreiben. Nur kann dann von galvanischer Trennung keine Rede sein.


    Und die Schaltung kann funktionieren, da in dieser Schaltung die Signalleitung der Bezugspunkt ist.

  • Dass die eingebaute Sicherung & TVS Diode unnütz sind, wüde ich jetzt nicht behaupten wollen, aber vielleicht hätte man bei der ersten RPi Generation, diese anders dimensionieren sollen. Immerhin haben diese Bauteile schon einige RPi vor Schaden bewahrt und wenn mal eine Polyfuse oder TVS Diode defekt gegangen ist, gab es auch immer einen Grund dafür, meistens wurde der RPi nicht nach den Vorgaben betrieben.


    Das ein nicht geschlossener Stromkreis nicht funktionieren kann sollte eigendlich jedem klar sein, aber um nochmal auf dieses Relaisboard zurück zukommen. Dieses Board ist im Gegensatz zu vlt. anderen Relaisboards nicht für eine galvanische Trennung beider Stromkreise geeignet, da vom Design her eigendlich keine Möglichkeit ( ohne mit Lötkolben oder Dremel aktiv zu werden ) besteht, die Massen des Schalt- u. Arbeitsstromkreis zu trennen. Die Verwendung von Optokopplern ( mit dem Zweck Stromkeise galvanisch von einander zu trennen ) ist hier eigendlich etwas irreführend, man hätte stattdessen auch nur Transistoren verwenden können.

  • Hallo Fliegenhals,


    Tut mir leid, aber u.g. Aussage kann ich nicht bestätigen.


    Dieses Board ist im Gegensatz zu vlt. anderen Relaisboards nicht für eine galvanische Trennung beider Stromkreise geeignet, da vom Design her eigendlich keine Möglichkeit ( ohne mit Lötkolben oder Dremel aktiv zu werden ) besteht, die Massen des Schalt- u. Arbeitsstromkreis zu trennen. Die Verwendung von Optokopplern ( mit dem Zweck Stromkeise galvanisch von einander zu trennen ) ist hier eigendlich etwas irreführend, man hätte stattdessen auch nur Transistoren verwenden können.


    Vielleicht gibt es ja verschiedene HW Revisionen. Leider findet sich dazu aber kein Aufdruck auf dem Board. Um nun nicht irgendwelchen Verwechselungen aufzusitzen anbei zunächst das Bild des Boards von dem ich rede:


    Diese folgt dem Schaltplan (nur ein Kanal abgebildet):


    Nicht nur, daß ich weder auf dem Schaltplan eine galvanische Kopplung erkennen kann, ich kann auch keine mit dem Multimeter messen (natürlich darf der Jumper VCC <-> JD-VCC nicht gesetzt sein).


    Wo willst Du hier den Dremel bzw. den Lötkolben ansetzen, weil eine galvanische Kopplung bestünde?


    Schöne Grüße


    schnasseldag


    PS: Die TVS Diode hat tatsächlich schon mal das Raspileben meines Nachbarn mittels "Selbstopferung" (Kurzschluß) gerettet. Er hatte den Raspi falsch gepolt und hernach war sie hin. Nach dem Auslöten selbiger lief der Raspi wieder. 0,20€ die sich wirklich gelohnt hatten.