Mosfet-Module zum Schalten von 12V-Lasten über RPI GPIO

  • Abend,

    ich möchte gerne in einem Fahrzeug 12V-Verbraucher über einen Raspberry Pi steuern.

    Es geht dabei z.B. um Licht, Wasserbeuler, Ladegeräte, etc.

    Ich bin soweit, dass ich solche Relais-Module [Anzeige] über GPIO ansteuern und schalten kann.

    Nun möchte ich allerdings lautlos schalten können, damit man z.B. beim automatischen Licht-schalten nicht ständig das klicken von Relais hört.

    Gibt es auch Mosfet-Module, die ähnlich den Relais-Modulen aus dem Link angesteuert werden können? Sie sollten über 3.3V (GPIO) angesteuert werden können und über 12V extern versorgt werden können.

    Die Stromstärke variiert je nach Verbraucher, bis zu 20A (12V).

    Ich wäre über Anregungen hierzu dankbar und ob es so einfach ist wie ich mir das vorstelle. Ich finde leider keine Fertigen Module, sondern nur Einzelteile. Evtl. verwende ich den falschen Suchbegriff.

    Edited 3 times, last by Rayd (September 28, 2022 at 10:29 PM).

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  • Guten Abend,

    mit Sicherheit nicht mit dieser Aufbau. Selber basteln macht Glücklich ;)
    An für sich ist das auch nicht weiter schwer. Du schaust nach einem Optokoppler ausschau, der mit 3,3 v der GPIO Spannung klar kommt. Das ist wichtig, damit du eine Trennung von der zu schaltenden Last hinbekommst. Sonst im Fall des Falles - des GAU auch dein PI mit kaputt !
    Dann fragst du einfach mal die allwissende Tante nach einer MOSTFET Treiberstufe. Meist ist diese dann 2 Stufig aufgebaut, damit du auf diese Schaltströme kommst. Sämtlichen Berechnungsgrundlagen sind dazu ebenfalls verfügbar, sogar Lasten bis 50A+ sind so denkbar.

    Dann kannst du dir entweder eine Offline PCB wie KiCAD oder Fritzung ( für Linux Distributionen kostenlos) nutzen um den Schaltplan einzugeben und ein Platinenlayout zu erzeugen, oder direkt bei einigen PCB Anbietern, die auch die direkte Eingabe des Schaltplanes ermöglichen. Hier einfach mal bei den einschlägigen Bastlerseiten bzw. auch die allwissende Tante befragen.

    Wichtig allerdings der heutigen Zeit geschuldet, sollte man sich über die Datenblätter besonders bei Halbleitern nicht nur über den "Footprint" informieren, sondern diese Teile am besten auch schon vor sich auf dem Schreibtisch liegen haben, bevor man sich an einen solchen Entwurf macht. Nicht das der gesamte Aufwand dann sprichwörtlich für die Katze ist, weil das eine oder andere Bauteil nicht verfügbar oder lieferbar ist. Jedoch muss und kann man auch sagen, dass ein solcher spezieller Eigenbau nicht zwanghaft teurer sein muss als ein Fertigplatine, oder viele dieser Platinchen, und man damit auch in den Dimensionen (Abmessungen) bessere Lösungen erreichen kann, weil man nicht auf die Abmessungen solcher Fertigplatinen die man auch alle irgendwie noch Anschließen muss, und Unterbringen muss angewiesen ist. Zudem kannst du selber und frei bestimmen wie und wo die Anschlüsse auf der Platine sind. Allerdings muss man sich dann auch mit der Berechnung der Leiterbahnenbreite auskennen, was bei diesen Strömen unabdingbar ist.

    es grüßt euer
    Willy

  • Ich danke euch für die Antworten!

    Die letzten Tage habe ich mich also auf eure Empfehlung hin ein wenig mit der Mikroelektronik auseinandergesetzt.

    Mit den Schaltplan-Zeichen-Programmen bin ich überhaupt nicht zurecht gekommen, daher hab ich einen Schaltplan mit Photoshop erstellt... (Ja, wahrscheinlich hätte ich in der Zeit die ich dafür gebraucht hab auch die Grundlagen der professionellen Schaltplan-Programme erlernen können... :conf: ).

    Ich hab also nun zur Ansteuerung von einem Raspberry einen MCP23017 als grundlage genommen.

    Der Weg von dem MCP23017 zu den Optokopplern müsste passen.

    Ich tu mich aber ein wenig schwer, geeignete MOSFETs zu finden.

    Sie müssten am Gate komplett durchgeschaltet haben, wenn eine Spannung von 12V-15V (Lifepo4-Bordspannung) anliegt. Desweiteren müsste der Optokoppler die Stromstärke der Gate-Aufnahme aushalten, oder man bräuchte einen Treiber, so wie ich das verstanden habe.

    Und mit Wiederständen muss ich noch gucken, das hab ich noch nicht ganz verstanden wie man das berechnet... (Wiederstannd = Drosseln der Stromstärke, aber leider sinkt auch die Spannung mit, sodass diese an anderer Stelle wieder ausgeglichen werden muss? ... :X ).

    Es wäre sehr nice, wenn sich jemand mal den Schaltplan ansehen kann und grobe Fehler benennen kann.

    Ich danke euch! :)

  • Moinsen,

    das ist kompletter Quatsch mit Soße - Vaniliesoße.
    A) der Reset kommt mit 10Kohm auf Vc des MCP23017, dazu ein Resettaster gegen GND -> Damit falls der Bus mal hängt, du den Chip einzeln reseten kannst, ohne das das gesamte Konstrukt neu gestaret werden muss.
    B) Der Optokoppler kommt wenn überhaupt zwischen PI und den MCP. Aber nicht nach dem Vorwiderstand und den MOS FET dann ohne Etwas voll auf Gate blasend, macht der das nur einmal !
    C) Dann fehlt zwischen Gateund Drain ein Entladewiderstand.
    D) Den MCP kannst du mit einem 2950-33 versorgen, das kann sowohl über die 5 Volt des PI wie auch des 12 Volt Stromkreises erfolgen. Das ist dem 2950 egal. Dann fehlt die Freilaufdiode, sonst schaltet der FET nur ein einziges mal.

    Wenn ich heute nachmittag dazu komme, zeichne ich dir mal einen Plan in Fritzing, das kannst du dann übernehmen und ggf darüber die Platine in Auftrag geben

    Franky

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