Raspberry und HDMI-Monitor bei Fehlverschaltung durchgebrannt

  • Moin.


    Kürzlich habe ich meinen Raspberry (Modell 2 B) samt angeschlossenem HDMI-Monitor gegrillt. Nun würde ich wahnsinnig gerne verstehen was schief gelaufen ist und erhoffe mir hier Hilfe. Also kurz zum Hergang:


    Ziel war es, in einem handelsüblichen Leistungsmessgerät für die Steckdose die Kommunikation via SPI zwischen Mess-Chip (CS 5460, im Messgeröt drin) und LCD-Elektronik abzuhören und die Momentanleistung eines an dem Leitungsmessgerät angeschlossenen Verbrauchers zu loggen. Das Kommunikationsprotokoll für den Chip ist im Internet zu finden. Also habe ich an die CLK, SDI und SDO Pins Leitungen angelötet, zusätzlich noch aufgrund einer Verwechselung versehentlich an einen Pin mit der Beschriftung "FREQ". FREQ kann ja eigentlich nicht schaden, dachte ich, und habe das Kabel einfach dran gelassen. Ich habe dann die CLK und SDO Leitungen mit GPIO 2 und 3 verbunden und die Werte ausgelesen. Soweit alles gut.


    Einen Tag später wollte ich fortfahren und habe nun die FREQ-Leitung an GPIO 2 angeschlossen. In dem Moment gab einen enormen Knall und das Leistungsmessgerät ist auseinandergeflogen. FI raus, Raspberry rund um den GPIO-Pin schwarz verkohlt. Die FREQ-Leitung im Messgerät geht an den LCD-Treiber-Chip, kann also keine hohen Spannungen gehabt haben (habe die Spannung natürlich nicht gemessen, blöd wie ich war). Da das Messgerät eine Uhr hat, nehme ich an, dass FREQ eine kleine Spannung mit Netzfrequenz als Taktgeber für die Uhr hat. Mir stellen sich nun ein paar Fragen:


    - Warum ist das Messgerät mit einem Lichtbogen auseinandergeflogen? Die Leiterbahn zwischen Pin FREQ und einem daran verbundenen Transistor hat sich ausgelöst (nur die einzige Bahn).

    - Warum hat der Raspberry offensichtlich einen sehr hohen Strom abbekommen? GPIOs vertragen nur positive Spannungen. Kann es sein, dass FREQ AC-Spannung hat (also auch neg. Spannungen)?

    - Warum ist mein Monitor, angeschlossen über HDMI, defekt? FI fliegen nur bei Fehlerstrom raus. Floss der Strom über Erde des HDMI-Kabels? Dass beim Basteln etwas Schwund ist, ist klar, aber ein Monitor muss jetzt nicht unbedingt kaputt gehen.


    Sicherlich wird mir, insofern keiner den CS 5460 kennt, niemand eine tiefgehende Antwort geben können, aber vielleicht hat wer eine grundsätzliche Idee. Natürlich habe ich recherchiert aber nix vergleichbares gefunden. Stichworte: Raspberry, HDMI, Erdung (earth), GPIO Spannung, Netzspannung (mains).


    Meine Erfahrung daraus: Verbinde den Raspberry nicht auf irgendeine Weise galvanisch gekoppelt mit dem 230V-Netz, wenn Du nicht zu 100 % weißt, was du tust. Geht was schief, ist alles, was am Raspberry dran war, schrott. So bei mir. Verdammt nochmal!


    Ich würde mich herzlich über eine ungefähre Erklärung freuen.


    Béla

  • Verbinde den Raspberry nicht auf irgendeine Weise galvanisch gekoppelt mit dem 230V-Netz, wenn Du nicht zu 100 % weißt, was du tust.

    Es war sträflich leichtsinnig und Du hattest unverschämtes Glück.

    Bastele nie an der Netzspannung, wenn Du es nicht gelernt hast.

    • Du gefährdest nicht nur Dich, sondern auch andere.
    • Die Versicherung zahlt nicht z.B. bei Brand etc.
    • Den möglichen zivilrechtlichen Schaden lasse ich mal außen vor (bin kein Jurist).

    Schönen Gruß, kle

  • Ich kann dir bei deiner Fehlersuche nur soweit helfen, das ich kle Recht geben muss! Ist dir bewusst das du knapp mit dem Leben davon gekommen bist ? Hättest du diese 230V abbekommen, würden wir diesen Post möglicherweise nicht lesen. =O


    Wenn sogar der Monitor weggebruzelt ist, heißt das schon was.

  • - Warum hat der Raspberry offensichtlich einen sehr hohen Strom abbekommen? GPIOs vertragen nur positive Spannungen. Kann es sein, dass FREQ AC-Spannung hat (also auch neg. Spannungen)?

    Wenn Du Dir angesichts des von Dir angerichteten Schadens die Frage erklären kannst, dann bist Du schonmal einen Schritt weiter. Was auch immer Du hinter der Bezeichnung "FREQ" vermutest, es war ganz sicher nicht nur einfach eine negative Spannung. Sei froh, dass der Fi / die Sicherung Dich gerettet hat. Derartige Zerstörungen in so kurzer Zeit lassen sich nur mit entsprechend hohen Spannungen und den dazu nötigen Strömen hervorrufen. Abgesehen davon arbeitet der CS5460 mit mehr als 3,3V, selbst das kann die GPIO töten, wenn auch nicht mit lustigen Lichteffekten. Jedes Gerät ist eine Nebelmaschine, man muss es nur falsch genug anschließen.


    Grüße, STF

  • Nach Deiner Beschreibung nach hattest Du die Phase "direkt" am Raspberry. Das hat genügend Kraft um die beschriebene Zerstörung zu verursachen und den notwendigen Fehlerstrom um den FI auszulösen...

    Ja, über die Schirm des HDMI könnte sich der Stromkreis geschlossen haben.

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

    Freue mich über jeden like :thumbup:

  • Den Knall kenn ich.. bei mir hat's Mal ein travo zerlegt, den Knall konnten meine Nachbarn hören und haben geklingelt, und mich gefragt ob ich eine Schießerei haben würde:rofl::rofl::rofl:

    Wenn's brennt 112 hilft weiter!

  • Diese ominöse Leitung "FREQ" (vermutlich die Netzfrequenz als Zeitgeber für den Auswertechip, der auch den LCD ansteuert) hatte definitiv keine Netzspannung. Im nachhinein erkläre ich es mir so, dass wohl negative Spannung am GPIO durchschlug und für einen Transistor im Leistungsmessgerät geöffnet hat. Das Messgerät ging deshalb wohl hoch und eine Spannungsspitze aufgrund des Lichtbogens ging durch den Raspi über HDMI-Datenkabel in den Monitor-Chip. Nebenbei ging noch was durch Erde, wodurch der FI anschlug (glücklicherweise).

    Abgesehen davon arbeitet der CS5460 mit mehr als 3,3V, selbst das kann die GPIO töten, wenn auch nicht mit lustigen Lichteffekten

    Das ist ein Aspekt, welchen ich nicht bedacht habe. Aber ich werde das Setup ohnehin nicht nochmal aufbauen, definitv! ;)Vielleicht muss dann doch eine Webcam und etwas OpenCV-Code die Sache machen. Erstmal muss ein neuer Raspberry her.

  • Das Gerät ist, wie viele der günstigen Geräte, von irgendeinem Hersteller aus China und wird von vielen anderen Firmen nur gebrandet. Bei Conrad gibt es das als "Energiekosten-Messgerät" hier: Link


    Mein Raspi hat mich lange begleitet... :(

  • Zu Beitrag #7: Und Du glaubst tatsächlich, dass das realistisch ist: "und eine Spannungsspitze aufgrund des Lichtbogens ging durch den Raspi über HDMI-Datenkabel in den Monitor-Chip. Nebenbei ging noch was durch Erde, wodurch der FI anschlug (glücklicherweise)"?

    Meiner Meinung nach nicht. Wenn da ein Netzgerät oder Trafo drinnen wäre, könntest Du auf der Sekundärseite Purzelbäume machen und der FI würde nicht durchansprechen. Aufgrund der hohen Netzspannung ist nämlich der Trafo/das Netzgerät gut zu Primär isoliert. Somit entsteht auch bei einem Kurzschluss kein Fehlerstrom von Primär - zumindest nicht kurzfristig.

    Ich bin der Meinung in dem billigen Ding ist ein Kondensatornetzteil verbaut. Somit ist da auch keine galvanische Trennung und Du kannst relativ niederohmig auf die Phase zugreifen. Dabei hängt es auch stark davon ab, wie Du das Leistungsmessgerät eingesteckt hast...
    Nachtrag: Solche Geräte haben meist Spezialschrauben - ich vermute mal, damit man die Gefahr, dass jemand an diesen relativ gefährlichen Netzteilen herumspielt verringert...

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  • Das Gerät war tatsächlich mit Spezialschrauben verschlossen (mit Spanner-Schrauben). Letztlich wollte ich ja auch nur an die SPI-Schnittstelle ran und nix auf der Seite der Messelektronik machen. In dem Messgerät ist ein 470 nF Kondensator drin.
    Eine Frage: Offensichtlich wird das Messgerät mit einem Kondensatornetzteil versorgt, soweit ich das sehen kann; war also ein guter Hinweis. Sind die Datenleitungen des CS5460 galvanisch vom Netz getrennt? Die Stromversorgung des Chips ist es dann ja nicht.

  • Wenn Du keinen Trafo drinnen hast, hast Du keine galvanische Trennung. Der Elektronik ist das grundsätzlich egal - die sieht von der Netzspannung nur die 3,3V (oder was immer sie braucht). Gegen Erde stellen sich hingegen ganz andere Spannungen ein. Aber so lange kein Erdbezug vorhanden ist, ist das auch kein Problem... Sobald Du aber dem Strom eine Möglichkeit gibst über Erde zu fließen macht er das...

    Schau Dir mal im oben verlinkten Wiki Artikel den Schaltplan "Prinzipschaltplan und Dimensionierungsbeispiel" an. Jetzt denken wir uns mal an X1 die Phase L und an X3 PE und eine positive Halbwelle... Du hast also zwischen L und PE eine Diode und 2x100Ohm in Serie also gut 1A Effektivstrom. Die Widerstände würden theoretisch ~130W verbraten (115²/100) und das nur kurz, denn dann sind sie Rauch... Da geht die Post ab...

    Das ist jetzt nur mal grob erklärt sonst würde der Beitrag deutlich länger und komplizierter.

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  • Sind die Datenleitungen des CS5460 galvanisch vom Netz getrennt? Die Stromversorgung des Chips ist es dann ja nicht.

    Die Frage stellt sich so nicht, wenn du dir die Schaltung eines Kondensator-Netzteils angesehen und verstanden hättest. :fies:


    Je, nachdem wie der Leistungsmesser in der Steckdose steckt, hast du mehr oder weniger volles Potential gegen "Masse" oder eben nicht.


    Geräte mit Kondensator-NT sind nicht ohne Grund sorgfältig gegen Öffnen geschützt.

    Lass den Gedanken, die Leistungsdaten auf diese Weise auslesen zu wollen:

    Ein spannungsfester Optokoppler ist das Mindeste, was man da benötigt.


    LASS ES!

    Aber da du ja jetzt schon so leichtsinnig und unbedarft an 230V gegangen bist, solltest du DRINGENST die Finger von dem Teil lassen.

    Sowas ist kein Spielzeug, 230V können tödlich sein,

    oder willst du hier nichts mehr schreiben?


    (Im Himmel/ in der Hölle gibt es kein Internet!) :!:

  • Vielleicht sind ja Optokoppler in dem Chip CS5460 drin, so genau habe ich mir das Datenblatt noch nicht angesehen.


    OK. Ich bin jetzt ein Stück weit schlauer geworden und weiß, was ich nicht mehr machen werde. ^^ Aber ein FI sollte doch eigentlich vor tödlichen Situationen schützen. Nicht, dass man es drauf ankommen lassen sollte... Als kleines Kind habe ich mal eine Schraube in die Steckdose geschoben, natürlich auf Phase (sonst ist es ja langweilig). FI flog gleich raus und mir ist nix passiert (zumindest nehme ich das mal an...). Um himmels Willen soll das kein Ansporn sein, soetwas zu machen, aber tödlich war es immerhin nicht, und schlimmer geht es ja eigentlich nicht.


    Herzlichen Dank für die Hilfestellungen und Informationen! Das hat mir geholfen.

  • Quote from wikipedia

    Der Fehlerstrom-Schutzschalter verhindert nicht den elektrischen Schlag und verringert auch nicht die Höhe des Fehlerstromes durch den menschlichen Körper! Je nach Höhe muss aber die Dauer einer Körperdurchströmung derart begrenzt werden, dass das Risiko des Eintretens von Herzkammerflimmern als einer unmittelbaren lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörung auf ein Minimum reduziert wird. Der maximal zulässige Bemessungsfehlerstrom IΔn für den Personenschutz beträgt 30 mA. Die Verwendung des Fehlerstrom-Schutzschalters als alleinigen Schutzes gegen elektrischen Schlag, d. h. ohne Vorkehrung des Basis- und Fehlerschutzes, ist nicht zulässig.

    "Really, I'm not out to destroy Microsoft. That will just be a completely unintentional side effect."

    Linus Benedict Torvalds, 28.9.2003


    Hast Du die Woche schon Deine Raspberry gesichert =O Bei mir tut das raspiBackup automatisch ;)

  • Vielleicht sind ja Optokoppler in dem Chip CS5460 drin, so genau habe ich mir das Datenblatt noch nicht angesehen.

    http://alsa-project.org/~james…s/proDatasheet/cs5460.pdf


    Siehst du welche?


    Welchen Sinn sollte es machen, einem AD-Wandler mit einem OK zu versehen?

  • Mir fehlt die fachliche Ahnung, das zu beurteilen. Offensichtlich gibt es den Sinn dafür nicht, zumal dieser Chip sicherlich nur in dieser Klasse von Geräten (billie Energiekostenmessgeräte) eingesetzt wird. Der Sinn erschien mir nur, weil in meinem Fall möglicherweise ein unterschiedliches Massepotenziale zwischen Messelektronik und Raspi (SPI und weitere Leitungen zur LCD-Anzeige bzw. Raspi) ursächlich für den Fehler war. Und zur sauberen Trennung erschien mir eben ein Optokoppler als sinnerfüllt.


    Aber wie gesagt, da habe ich keine Ahnung von und es offenbart wahrscheinlich nur abermals meinen Leichtsinn im Umgang mit der Elektronik. Lassen wir das vielleicht an dieser Stelle bleiben, zumindest von meiner Seite aus.


    Meine Form von "Optokoppler" wird eine Webcam sein, damit bin ich auf der (lebens-)sicheren Seite.