Höhere Spannung am Eingang

  • Hallo zusammen,
    ich muss jetzt doch mal fragen.
    Hab du SuFu genutzt und keine (für mich) eindeutigte Lösung gefunden.

    Folgende Situation:
    Ich möchte mithilfe von einem GPIO den Zustand eines Relais "überwachen".
    Von diesem bekomm ich 30 Volt und max. 1A (Gleichpsannung).

    Was mir klar ist, ist dass ich die 30 Volt auf 3V3 bringen muss.
    Das wär jetzt etwas für einen Spannungsteiler.
    Wär dann so im groben ja einmal 120Ohm (zwischen Relais und GND) und 12Ohm (zwischen Relais und GPIO).
    Das würde soweit ja stimmen oder?

    Welche Möglichkeiten gibt es sonst noch?
    Und gibt es welche, wo ich auch andere Spannungen anlegen könnte?

    Einen PullDow-Widerstand brauch ich dennoch?

    Grüße

  • Besser als ein Spannungsteiler, wäre es einen freien Kontakt des Relais zu verwenden, über diesen Du dann die 3,3V schaltest u. auswertest. Eine andere Möglichkeit wäre es einen Optokoppler zu verwenden, damit bleibt der RPi auch im Fehlerfall ( nicht wie beim Spannungsteiler ) vor zu hoher Spannung geschützt. Mit dem Spannungsteiler würde ich mir noch einmal überlegen, bei 132 Ohm Gesammtwiderstand an 30V würde die Sache auch recht warm werden und wenn der 12 Ohm Widerstand durchbrennen sollte, ist dein RPi ganz schnell kaputt, da 30V am GPIO Port anliegen. Einen Festspannungsregler mit einer Spannungsbegrenzug könnte man auch noch verwenden, ich würde Dir aber raten einen Schaltplan zu erstellen, damit es nicht zu Fehlern kommen kann.

    Einmal editiert, zuletzt von Fliegenhals (7. Juni 2017 um 15:39)

  • Grundlagen:
    https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0201111.htm

    und wer genau schaut entdeckt den pulldown automatisch im Spannungsteiler, aber sag mal

    willst du wirklich beim Teiler U²/132 Ohm = 6,81W an Leistung in Wärme umsetzen?
    wie stark ist dein Netzteil und wer bezahlt deine Stromrechnung?

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (7. Juni 2017 um 15:35)

  • wenn du der Opto Diode noch einen R gönnst und rund 10mA fliessen lässt bei 1,2V Uf der Diode kann das klappen ohne das die IR Diode beleidigt ist.


    Diese Werte waren im ersten Schritt nur theoretische Werte, ob die Überlegung im Allgemeinen richtig ist.

    nicht mal das
    mit
    120/12 Ohm teilst du auf 1/11 gibt bei 30V 2,7V ist zwar ein sicheres high ABER besser wäre eine Teilung 1/10 was mit 3V näher an 3,3V ist.

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    Einmal editiert, zuletzt von jar (7. Juni 2017 um 16:13)

  • zuerst schaut man in das Datenblatt und sucht Uf
    http://cdn-reichelt.de/documents/date…0/EL817-EVL.pdf

    merkt sich schon mal CTR!
    Current transfer ratio
    (CTR:MIN.50% at IF =5mA ,VCE =5V)

    5mA ist eine gute Angabe, damit entfällt mein PI x Daumen 10mA

    merkt sich als MAXIMUM
    forward Current IF 50 mA

    welches wir nie ausschöpfen möchten!

    dann gehts weiter zu Uf
    Forward VF - 1.2 1.4 V IF=20mA

    wie üblich um 1,2V

    welche von den 30V ja abgezogen werden müssen für die Spannung die am R bleiben soll!

    damit hätten wir Ur am Widerstand und : I und da nehmen wir gerne den Vorschlag von oben 5mA kann man den R ausrechnen.

    auf der anderen Seite kommt nun der Strom der übertragen werden kann CTR oben stand ja min. 50% also wenn 5mA reingeht kommt sicher 2,5mA raus, damit ist der pullup am GPIO auch definiert und glücklicherweise ist mit 2,5mA auch ein GPIO als Ausgang und bei fehlerhafter Programmierung und low nicht überlastet.

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  • Optokoppler, definitiv! Erspart Dir einigen Ärger mit Spannungsspitzen am Relais.

    Vorwiderstand 10kohm ergibt 3mA durch den Optokoppler. Der Widerstand sollte min. 0.25W abkönnen und wird dabei schon merklich warm.

    Pullup kann dann 3,3kohm sein, das sind 1mA durch den Optokoppler, das schafft auch einer mit schlechter CTR. Die 1mA fließen dabei nicht durch den GPIO! Außer Du schaltest den aus Versehen auf Ausgang, aber das sollte er abkönnen.
    Automatisch zusammengefügt:
    Und über dem Relais sollte dringend eine Freilaufdiode sein.

    Einmal editiert, zuletzt von Timm Thaler (8. Juni 2017 um 01:40)

  • Danke für eure Erklärungen.
    Würde dann folgende Berechnung stimmen?

    Iled = 0,0025A = 2,5mA
    mit CTR von 400%

    Spannung, die an R abfällt: 30V - 1,2V = 28,8V
    mit Iled von 2,5mA ergibt dies für R:
    R = U / I = 28,8V / 0,0025A = 11520Ohm = 11,52kOhm

    ergibt eine Leistung am R von:
    P = U * I = 28,8V * 0,0025A = 0,072 Watt

    durch CTR von mind. 50% wären am das bei 2,5mA am Eingang 1,25mA auf der anderen Seite
    Mit dem Pulldown auf 3,3Volt ergibt das für den Pulldown-Widerstand:
    R = U / I = 3,3Volt / 0,00125A = 2640Ohm

    Daraus würde sich dann folgende Schaltung ergeben.
    Wäre dies dann korrekt?


  • Danke für eure Erklärungen.
    Würde dann folgende Berechnung stimmen?

    Iled = 0,0025A = 2,5mA
    mit CTR von 400%

    ich bin raus, ich habe es deutlich nach deinem Datenblatt erklärt, nun kommst du mit völlig anderen Daten, darauf habe ich kein Bock, ich werde den Teufel tun und was prüfen wenn ich nicht mal weis woher du dein CTR400 hast.

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  • Für den Pulldown nimmt man 10-20 KOhm - der muss so groß sein, dass deine Spannung am GPIO sicher abfällt, wenn der Transistor durchschaltet und vor allem, dass du andererseits nicht unnötig Energie verbrätst. Er dient ja nur dazu, dass nach dem Abschalten des Transistors die Spannung am GPIO wieder auf 3,3 V steigt. Der Pullup wird nicht aus dem Transistorstrom berechnet.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Daraus würde sich dann folgende Schaltung ergeben.
    Wäre dies dann korrekt?

    Jup, passt!

    Runde die Widerstände noch auf übliche Werte: R1 = 10kohm, R2 3,3 bis 10kohm, R3 kann so bleiben.
    Automatisch zusammengefügt:

    ... der muss so groß sein, dass deine Spannung am GPIO sicher abfällt, wenn der Transistor durchschaltet und vor allem, dass du andererseits nicht unnötig Energie verbrätst

    Er sollte aber auch nicht so groß werden, dass ein Reststrom durch den Optokoppler z.B. durch Einstreuungen auf der Relaisseite den Pegel schon runterzieht.

    Ich würde hier nicht über 10kohm gehen. Und sorry, um Energieverbrauch würde ich mir bei 1mA vielleicht bei einer batteriebetriebenen Mikrocontroller-Lösung oder bei 100 Optokopplern sorgen, aber nicht bei einem Raspi, der im Idle schon 300mA zieht.

    Einmal editiert, zuletzt von Timm Thaler (8. Juni 2017 um 11:10)

  • Vielen Dank für die Antworten und die Hilfe :).

    Das mit CTR von 400% hab ich genommen, weil der ja von 50% bis 600% geht und damit die LED mit weniger Strom versorgt wird (ergo besser für LED ist, wenn ich das richtig verstanden hab) hab ich da mal 400 genommen.
    Wär jetzt für mich irgendwie plausibel gewesen. - kann ja auch sein, dass ich damit total falsch liege...


  • Das mit CTR von 400% hab ich genommen, weil der ja von 50% bis

    wenn du das alles berücksichtigt hast ist es ja OK.
    Du hattest nur deinen gewählten Typ verschwiegen und ich frage mich natürlich was nun der neue Vorteil ist.

    Beim ersten Opto mit max 50mA und gewählt 5mA sehe ich keinen Stress für die LED.

    Ob du nun 5mA oder bei einem anderen OK 2,7mA fliessen lässt ist echt Banane.

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