#Schutzschaltung für GPIO# Haben 1-Wire Sensoren meinen Pi Zero gegrillt?

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  • Hallo Zusammen,

    wie der Titel schon verrät schreibe ich aus einem nicht so erfreulichen Anlass.

    Ich habe mir auf meinem Südbalkon eine kleine Inselsolaranlage zusammengebaut (100W Panel, Laderegler, LifePo4 Akku) um eine WetterCam zu betreiben.

    Da es mein erstes Projekt mit Solarstrom ist wollte ich ein paar Daten sammeln.

    Dafür habe ich an das Solarpanel drei DS18S20 Temperatursensoren angebracht (siehe Bild, Sensoren sind mit Wärmeleitklebepads auf der Rückseite des Panels angebracht und mit Bauschaum isoliert von der Umgebung).

    Diese gehen über ein ~2m dreiadriges Kabel mit wasserdichtem Stecker in ein wetterfestes Gehäuse.

    forum-raspberrypi.de/attachment/24697/forum-raspberrypi.de/attachment/24696/

    In diesem sind der Laderegler (Victron SmartSolar MPPT 75/10), der LifePo4 Akku (12Ah), ein BME280 sowie ein Raspberry Pi Zero W untergebracht.

    Der Pi Zero war mit einem USB-TTL Wandler mit dem Laderegler verbunden um dessen Daten (ve.direct Text Protokoll) in eine Datenbank loggen. Außerdem sind noch die Temperaturmesswerte der 1-Wire Sensoren, die CPU-Temperatur, sowie die Daten des BME280 (Temperatur/Luftfeuchte/Luftdruck) mit in die DB geschrieben worden.


    Der ganze Aufbau hat auch für zwei Monate so funktioniert wie gedacht.

    Doch als ich vor drei Tagen mal wieder auf meinen Pi Zero draufschauen wollte konnte ich mich nicht verbinden...

    Also auf den Balkon gegangen und in das Gehäuse geschaut, hat schon beim öffnen etwas "elektrisch" gerochen (was meistens kein gutes Zeichen ist :/).

    Sah aber alles soweit gut aus, was mich aber stutzig gemacht hat, war das der Heißkleber (mit dem ich die drei Pins der 1-Wire Sensoren zu einem einzigen Stecker verbunden hatte) nicht mehr am Gehäuse der Pins war sondern komplett verflüssigt auf der Platine des PI =O

    Als ich dann den Kühlkörper des PI berührt habe hat sich mein Verdacht bestätig, er war ziemlich heiß.

    Ebenso wie der Spannungswandler welcher ihn mit Energie versorgt. Also alles abgezogen und erst mal abkühlen lassen.

    Danach nochmal versucht ihn zum Leben zu erwecken, ohne Erfolg.

    Testweise am Labornetzgerät angeschlossen (5v, 1A Strombegrenzung eingestellt) und gesehen das er einen satten Kurzschluss hat (Spannung ist auf 2V eingebrochen und Strombegrenzung hat ausgelöst).

    Gut der Pi Zero ist futsch, hab noch Ersatz in der Schublade liegen. Aber ich möchte nun der Ursache auf den Grund gehen um eine Wiederholung zu vermeiden.

    Für einen Moment hatte ich die Victron Schnittstelle im verdacht eventuell einen Potentialunterschied zu haben. Aber eine Kontrollmessung hat gezeigt das dem nicht so ist. Kein Potentialunterschied zwischen der Masse des Spannungswandlers (Spannungsversorgung des Pi Zero) und der Masse der Schnittstelle. Der USB-TTL Wandler funktioniert auch noch.

    Eine Überspannung aus dem Solarpanel (bzw aus der Zuleitung) schließe ich auch erst mal aus. Sichtung der DB zeigte das der letzte Eintrag nachts um 1:20 geschrieben wurde, da war es zappenduster.

    Bleiben noch die Temperatursensoren am 1-wire Bus.

    Welche einen ziemlich verdächtigen Eindruck machen, durch die Tatsache das der Heißkleber weggeschmolzen ist (da braucht es schon ein paar Grad für)...

    Meine Frage wäre jetzt, wieso? :conf:

    Gab es einen Kurzschluss auf dem Kabel? Eine Messung des Widerstandes vom Stecker/Kabel zu den Sensoren war unauffällig.

    Es war in der Nacht wohl recht kalt (ein paar Grad unter 0) aber das war schon öfter so und kein Problem (laut DB war der tiefste aufgezeichnete Wert -10° C).

    Machen die DS18S20 zicken wenn es zu kalt wird?

    Gut jetzt im Nachhinein werde ich es eventuell nicht mehr rekonstruieren können.

    Deshalb wäre meine zweite Frage, wie den GPIO schützen?

    Gibt es eine simple (günstige?) Schutzschaltung um weiterhin den 1-wire Bus und die Sensoren nutzen zu können, aber zu verhindern das der Pi Zero abraucht?

    Ich hab mal ein bisschen gesucht und diese zwei Platinen für 1-wire Bus am Raspberry Pi gefunden:

    https://www.abelectronics.co.uk/p/76/1-wire-pi-zero

    http://www.sheepwalkelectronics.co.uk/product_info.php?products_id=30

    Beide haben eine ESD Schutzdiode verbaut, die Frage ist hätte die was geholfen?

    Alternativ hätte ich auch noch eine 50mA Feinsicherung (flink) welche ich in die 3.3V Leitung schalten könnte.

    Keine befriedigende Lösung, aber würde das was bringen?

    Bin für jeden Lösungsvorschlag Dankbar.

    lg Stefan

  • #Schutzschaltung für GPIO# Haben 1-Wire Sensoren meinen Pi Zero gegrillt?? Schau mal ob du hier fündig wirst!

  • Zitat

    haben 1-Wire Sensoren meinen Pi Zero gegrillt

    nö nö und nochmals nö, allenfalls deine Verkabelung

    Machen die DS18S20 zicken wenn es zu kalt wird?

    normalerweise nichts bekannt.

    So nun zu deinem Problem, was denkbar ist ist ein Kurzschluß zwischen 3,3V und Data durch miese Verkabelung.

    siehe Bild

    muss ein Witz sein, der 1.4. ist erst nächsten Mittwoch.

    Du zeigst ein Prinzipbild welches nichts mit deiner Ausführung zu tun hat, fragst aber ob......

    Für 3 Sensoren reicht locker parasitäre Speisung, als VCC und GND vom DS Sensor auf GND, Data mit 1k an 3,3V.

    Damit ist grillen vom PI nur noch möglich bei mieser Verkabelung, der 1k nach 3,3V begrenzt den strom definitiv auf 3,3mA und damit grillt man keinen PI und keinen Sensor mehr. Sollte es noch Leseprobleme geben, Pause zwischen den Lesungen min. 1s, der R kann bei Bedarf auch noch auf 820 Ohm gesenkt werden, das sollte reichen, denn auch mit etwas mehr als 3,3mA grillt man noch keinen PI und das reicht um übliche Kabelkapazitäten passend schnell umzuladen.

    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)

  • Hallo Zusammen, sry das ich erst jetzt dazu komme zu Antworten.

    jar Danke für die Rückmeldung

    Zitat von jar

    nö nö und nochmals nö, allenfalls deine Verkabelung

    Ok, hatte eigentlich alles soweit abgedichtet (Schrumpfschlauch/Heißkleber) aber möglich das die Feuchtigkeit doch noch einen Weg gefunden hat...

    Du zeigst ein Prinzipbild welches nichts mit deiner Ausführung zu tun hat, fragst aber ob......

    Ok, ich weiß jetzt leider nicht welches Bild dir nicht gepasst hat. Meiner Meinung nach hatten alle was mit der Ausführung zu tun, auch wenn auf dem Schaltungsbild nicht alle Teile eingezeichnet waren.
    Ich nehme mal an es ging um das Schaltungsbild, deshalb nochmal ein komplettes Bild mit allen Komponenten:


    Für 3 Sensoren reicht locker parasitäre Speisung, als VCC und GND vom DS Sensor auf GND, Data mit 1k an 3,3V.

    Parasitäre Speisung kannte ich für den Sensor noch nicht. Ist mein erstes Projekt mit 1-Wire Sensoren. Hab zwar mehrere Posts gefunden die beschreiben wie man den DS18S20 mit nem Raspberry verbindet, aber die hatten alle die drei Draht Variante verwendet.

    Wenn ich dich richtig verstehe sollte die Schaltung dann so aussehen (4.7kOhm ersetzt durch 1kOhm)?

    Sollte an der 1-wire config dann noch etwas verändert werden?

    Es gab wohl ein paar Neuerungen und laut diesem Thread muss wohl mittlerweile w1-gpio pullup=1 nicht mehr in der /etc/modules eingetragen werden?

    Und laut diesem hier kann wohl auch ab Kernel 4.19.42 der pullup Zusatz in der /boot/config.txt entfallen dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=24,pullup=on wird zu dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=24 ?

    lg Stefan

  • Ok, ich weiß jetzt leider nicht welches Bild dir nicht gepasst hat

    alle Fritzing Bilder die KEIN SCHALTPLAN sind, auch Fritzing beherrscht Schaltpläne!

    aber die hatten alle die drei Draht Variante verwendet.

    Die Fehler provozieren kann bei unvorsichtiger Verwendung!

    deshalb nochmal ein komplettes Bild mit allen Komponenten:

    was hat das mit genau deiner Verkabelung zu tun?

    Du zeigst wie es sein SOLL, aber nicht wie es wirklich ist!

    Ist ja so als wenn man die (möglicherweise richtigen) Lösungen einer Klausur vom Lehrer zeigt und um Beurteilung bittet aber verschweigt was der Schüler wirklich gemacht hat.

    Ein aufgenommens Bild deiner Verkabelung kann Fehler aufzeigen, keine Anderen.

    Sollte an der 1-wire config dann noch etwas verändert werden?

    Es gab wohl ein paar Neuerungen und laut diesem Thread muss wohl mittlerweile w1-gpio pullup=1 nicht mehr in der /etc/modules eingetragen werden?

    Das müssen die PI Softies klären!

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
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  • alle Fritzing Bilder die KEIN SCHALTPLAN sind, auch Fritzing beherrscht Schaltpläne!

    Aha, daher weht der Wind. Tut mir leid das ich das hieran nicht gleich erkannt habe...

    muss ein Witz sein, der 1.4. ist erst nächsten Mittwoch.

    Du zeigst ein Prinzipbild welches nichts mit deiner Ausführung zu tun hat, fragst aber ob......

    was hat das mit genau deiner Verkabelung zu tun?

    Du zeigst wie es sein SOLL, aber nicht wie es wirklich ist!

    Ist ja so als wenn man die (möglicherweise richtigen) Lösungen einer Klausur vom Lehrer zeigt und um Beurteilung bittet aber verschweigt was der Schüler wirklich gemacht hat.

    Ein aufgenommens Bild deiner Verkabelung kann Fehler aufzeigen, keine Anderen.

    Alles was von der Verkabelung momentan zu sehen ist sieht man auf dem zweiten Bild (wie gesagt die Sensoren sind mit PU-Schaum isoliert), deshalb zusätzlich das Prinzipbild.

    Ich werde demnächst die Verkabelung wieder freilegen um mir die Kontaktstellen anzuschauen und die Schaltung zu ändern, bis dahin gibt es aber nur die Bilder/Diagramme.

    Die Fehler provozieren kann bei unvorsichtiger Verwendung!

    Weshalb ich deinen Vorschlag beherzigen will und auf parasitäre Speisung umstellen will. Passt dafür die zweite Schaltung?

    Wenn ich dich richtig verstehe sollte die Schaltung dann so aussehen (4.7kOhm ersetzt durch 1kOhm)?

    Hier nochmal als Schaltplan:

  • Weshalb ich deinen Vorschlag beherzigen will und auf parasitäre Speisung umstellen will. Passt dafür die zweite Schaltung?

    Hier nochmal als Schaltplan:

    prima, lässt deinen PI länger leben!

    So einen roten "Stern" solltest Du in einer 1-wire Struktur vermeiden.

    Besser, vom Pi zum oberen DQ, von dort zum mittleren DQ, von dort zum unteren DQ

    alles gesagt!

    warten wir auf den TO;)

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  • Hätte es Sinn

    immer Hosenträger und Gürtel zu nutzen oder nur bei Bedarf? :conf:

    immer >100 Oktan zu tanken in jeden Benziner? :conf:

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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • na 100 Oktan schadet jedenfalls nie ;)

    falsch, schadet auf JEDEN Fall dem Geldbeutel! :baeh2:

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    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)

  • gut, da vielleicht, dem Motor aber nicht! =P

    trotzdem ist mindestens EIN Schaden eingetreten, von Umweltschäden durch erweiterte Produktion war da noch nicht die Rede! :baeh2:

    Du denkst doch nicht etwa, dass mehr Produktion nicht schadet? :conf:

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  • trotzdem ist mindestens EIN Schaden eingetreten, von Umweltschäden durch erweiterte Produktion war da noch nicht die Rede! :baeh2:

    Du denkst doch nicht etwa, dass mehr Produktion nicht schadet? :conf:

    naja mag ja vielleicht sein =D doch aktuell über etwas "mehr" Produktion würde sicherlich "gut tun", besonders jetzt wo man Wochen lang auf Ersatzteile warten muss =D

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