IR-Lesekopf (TTL) an 5V GPIO

  • Guten Tag,


    zur Auswertung meines Stromzählers habe ich mir einen IR-Lesekopf gekauft, den ich über die serielle Schnittstelle des Raspberry Pi 4 anschließen möchte (TTL).

    Jetzt kann der Lesekopf mit einer Spannung von 3,3V oder auch 5V betrieben werden.


    Allerdings habe ich die eine 3,3V GPIO des Raspberry bereits für die S0-Schnittstelle des Gaszählers in Benutzung und die andere 3,3V GPIO für einen separaten Stromzähler den ich ebenfalls per S0 auslese.


    Da bleibt mir ja nur noch übrig, den IR-Lesekopf an 5V anzuschließen. Gelesen habe ich aber schon überall, dass die GPIO so ihre Probleme mit 5V haben.

    Und nun?

    Ist es kein Problem, weil ja der IR-Lesekopf dran hängt oder muss ich die Spannung irgendwie reduzieren oder kann ich problemlos die 3,3V eines GPIO-Pins aufteilen?


    Viele Grüße und danke fürs Lesen und hoffentlich beantworten! :)


    BH

  • Was für ein Lesekopf ist das genau? Hast du ein Datenblatt dafür - dann kann man das wahrscheinlich recht leicht beurteilen.

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

  • Du kannst aber auch eine der benutzten 3,3V der GPIO (z.B. vom Stromzähler) ebenfalls mit dem IR Lesekopf verbinden. Der sollte diese Belastung auch noch verkraften.

  • Danke euch beiden für die Antworten.


    Also ein Datenblatt liegt mir nicht direkt vor. Außer die Information, dass der Lesekopf mit 3,3V oder auch mit 5V betrieben werden kann.

    Das ist ein Infrarot-Lesekopf für digitale Stromzähler / Smartmeter. Der liest mit zwei Dioden (?) die D0-Schnittstelle des Zähler aus und übermittelt die Daten per SML an den Raspberry (hoffentlich habe ich das so richtig wiedergegeben).


    Dann probiere ich mal, den 3,3V an einer GPIO aufzuteilen. Eine große Stromaufnahme werden die S0-Schnittstellen ja nicht haben.


    Ich hab halt nur Angst, dass wenn ich den Lesekopf an die 5V klemme, dass die dann später auch an den RX/TX Pins anliegen.

  • Mensch, Fred, nimm dich in Acht... du willst doch den TO nicht etwa bevormunden???

    [...]

    Vielleicht sollten sich hier einige Forenmitglieder einfach mal etwas mehr darüber Gedanken machen, welche Auswirkungen solche Aussagen für das Ansehen des Forums haben. Viele Mitglieder werden hier offensichtlich, auch mit Absicht, durch solche bevormundenden Aussagen verschreckt.

    ;)

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  • Du Glücklicher. Ich darf das nicht. Zumindest mault da immer einer, wenn ich was sage. Buäääh! :lol:

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

  • Da kann man sich auf Wie frage ich nach Hilfe? 4. / Abs. 1 berufen.

    4. In Deinem Beitrag sollte enthalten sein:

    • die ausführliche Problembeschreibung, inklusive Deines gewünschten Ergebnisses (Vielleicht würde jemand einen ganz anderen Weg gehen wodurch es gar nicht zu dem vorliegenden Problem kommt...)

    ;)

  • Moinsen,

    Dann probiere ich mal, den 3,3V an einer GPIO aufzuteilen. Eine große Stromaufnahme werden die S0-Schnittstellen ja nicht haben.


    Ich hab halt nur Angst, dass wenn ich den Lesekopf an die 5V klemme, dass die dann später auch an den RX/TX Pins anliegen.

    Ich werde hier gleich mal "Lösungsvorschlag" darüber schreiben, weil es sonst wieder Mitglieder gibt, die sich auf die Füße getreten fühlen.

    Wenn du dir nicht zu 100% sicher bis, was deine beiden 3,3 V Komponenten an Strom ziehen, du aber 3,3 V Signalpegelkompatibel bleiben willst, kann man auch folgenden Weg gehen.
    Die 5,0 V, die über die PINs 2+4 ( Betonung PIN Nummer nicht GPIO Nummer ) abgegriffen werden können, kann man je nach Netzteil um einiges mehr belasten als nur die beiden 3,3V Pins 1+17 !
    Hier kann man einen einfachen und preiswerten LDO wie den 2950-33 hernehmen und aus den 5,0V der Pins 2+4 eine 3,3 V Versorgungsspannung machen. Das kann man fliegend wie fred0815 schon erwähnte auf den Boards machen, die wie bei einem Zero ohne aufgelötete Stiftleiste ausgeliefert werden. Das Glättungskapazität würde hier ein einfacher 100nF Kerko ausreichen. Auch diesen kann man direkt mit an den 2950-33 anlöten. Damit kannst du für beide Sensoreinheiten einen Gesamtstrom von 150mA bei 3,3 Vout aus diesem 5 V Anschluß bereitstellen, ohne eine interne Überlastung der Spannungsreglereinheit herbeizuführen.
    Beim einem PI Zero ( alte Version mit einer SingleCore-CPU ) lassen bei der Verwendung des originalen Netzteils fast 700 mA über die beiden 5 V Pins abzweigen. Somit könntest du auch für jeden deiner Sensoren einen eigenen 2950-33 verbauen, und wärst immer noch auf der sicheren Seite.

    Franky

  • Tja, was soll ich sagen.

    Dadurch, dass mir ja ebenfalls keine Daten vorliegen, wie viel Strom der Lesekopf zieht, kann ich auch nicht das Problem noch exakter beschreiben.

    Trotzdem danke für den Hinweis hyle:)

    Eine andere Lösung wäre, einen IR-Lesekopf zu nehmen, der per USB-UART direkt an den USB-Anschluss des Raspberrys angeschlossen wird.

    Hier hatte ich aber riesen Probleme mit einem ständigen Ausfall der UART-USB-Bridge:

    Code
    Nov 12 19:48:26 raspberrypi kernel: [132304.856730] cp210x ttyUSB0: usb_serial_generic_read_bulk_callback - urb stopped: -32

    Das Problem konnte ich nicht beheben, scheint auch bei anderen immer mal wieder Probleme zu geben.

    Deswegen bin ich auf einen TTL-Lesekopf gekommen.


    Den "Hersteller" habe ich schon bezüglich Stromaufnahme angeschrieben, aber noch keine Antwort.

    Da ich leider in der Schule/Studium bei allem aufgepasst habe, aber Elektrotechnik echt nie so kapiert habe, dachte ich, ich frage mal hier, wenn auch mit ungenauen Randbedingungen nach. Es hätte ja sein können, dass direkt gesagt wird, die S0-Schnittstelle des Gaszählers benötigt sooo wenig Strom, da kannste locker mit dem IR-Lesekopf ebenfalls dran ;) Oder, es hätte sein können, dass ihr sagt: Bloß nicht! :D


    Dass der Raspberry Pi 4 sich langweilt, weiß ich auch fred0815 :bussi2: Problem ist nur, es war zum einen nix anderes verfügbar und ich will ja mehr in das Thema einsteigen und nach und nach (als Familienvater fehlt oft die Zeit) mehr damit machen. Warum dann nicht eine solide Basis ;)


    Und zu deinem Beitrag Franky07 : Hammer =O

    Für einen Laien wir mich liest sich das unglaublich kompliziert. Also der 2950-33 teilt die Spannung auf denke ich verstanden zu haben. Aber wie ich das ding jetzt anschließe und was mit dem 100 nf Kerko ist, das ist mir zu hoch. Puhh, nimm es mir bitte nicht übel, ich hatte die Hoffnung, dass es "relativ" einfach ist bzw. dass ich die 3,3V "locker" aufteilen könnte bzw. die 5V irgendwie reduzieren könnte.

    Meine ersten Lötversuche habe ich auch semi-erfolgreich hinter mich gebracht. Feinmechanik war noch nie meine Stärke. Beruflich beginnt auch alles erst mit einer M48er Mutter.

  • Moinsen,


    Das ist ein kleines Bauelement in der Größe TO-92 . Das hat nur 3 Beinchen. Ein Beinchen, eine Vin kommt an den 5V Ausgang des RASPI hier einer der Pins 2 oder 4.
    Das GND Beinchen des 2950-33 kommt an den GND des RASPI ( PIN 6, oder jeden anderen GND PIN ) und am Ausgang Vout des 2950-33 kommt eine kleiner Kondensator 100nF zwischen Vout und GND.
    An diesem Vout Beinchen kannst du dann deine 3,3 V abgreifen. Das ist auch keine Aufteilung, sondern eine reine Reduzierung über einen Spannungsregler.
    Dabei läuft die Last ( deine 3,3 V versorgten Sensoren ) nicht durch oder über den interen Regler auf den PI-Board, welcher nur wenige mA für irgendwelche Anwendungen bereitstellen kann, weil auch die anderen Komponenten auf dem Board ( CPU usw. ) von oder mit diesen 3,3 V versorgt werden. Die 5 V PIns werden fast ohne jede Limitierung von der USB -Spannnungsversorgungsbuchse zu dem GPIO-PIns durchgeschleift.


    Dieser kleine Kondensator sorgt nur dafür das Lastschwankungen die durch die Sensoren selber entstehen können, sich nicht als Spannungsschwankung auswirkt.

    Franky

  • Den max. Strom des IR-Lesekopf könnte man auch selbst messen, falls man ein Messgerät und eine IR Fernbedienung hat. Der Aufwand mit dem zusätzlichen 3,3V Spannungswandler ist mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit übertrieben, wenn man bedenkt, dass in dem Teil vermutlich nicht viel drin ist was viel Strom braucht.

  • Der TO hat ja schon 2 mal die 3,3 Volt-Versorgung abgegriffen, da könnte man bestimmt ansetzen, aber da wir nicht wissen, ob das vorgefertigte Leitungen sind und wie gut man da ran kommt, kann man nur raten, aber der 3,3 Volt-Pin ist ja in der Ecke der Platine, da müsste man auch ein dünnes Käbelchen drangelötet bekommen, zur Not fragt man im Bekanntenkreis, irgendjemand wird das schon löten können.

  • Einfach ein "females" Jumperkabel durchschneiden, dies etwas länger abisolieren und das Ende quer über die Lötseite einer 3 Pin Stiftleiste anlöten. Danach dieses Konstrukt ggf. isolieren. Das sollte auch für Ungeübte machbar sein. Ohne Löten könnte man auch eine Wagoklemme verwenden. Dann bräuchte man noch weitere "mänl. Jumperkabel, für die andere Seite.

  • Moinsen,


    da der TO selber keine Aussagen machen kann, welche Strom von den Sensoren verbraucht wird, auch keine sonstigen Angaben gemacht werden, was an den anderen PINs alles noch angeschlossen ist, aber auch die Aussage im Raum "TTL Signal " sollte man auch diesem Punkt im Hinterkopf behalten. Denn die TTL ( Transistor- Transistor- Logik ) arbeit mit 5 Volt. Und diese in zu 100% inkompatibel mit den 3,3 V der GPIOs !
    Mit einem klassischen Levelshifter bekommt man nicht immer und ohne weiteres diese Pegelabweichung kompensiert. Dazu müsste man wissen, mit welcher Baud-Rate die serielle Kommunikation stattfindet. Ich kann es nicht erraten, und ich werde hier auch keine Vermutungen anstellen.
    Also was haben wir als bekannte Größen:
    - Einen Sensor der schon über diese 3,3 V VcOUT Pin 1 oder Pin 17 versorgt werden, dessen Strombedarf unbekannt ist.

    - einen weiteren Sensor hier einen IR-Leskopf, ohne Typenbezeichnung aber mit der Zusatzangabe das dieser eine serielles TTL Signal ausgibt.


    Entweder man riskiert es und packt den zweiten Sensor ( IR-Lesekopf) auch mit an einer der 3,3V Pins, und hofft, dass die darüber verfügbare Stromkapazität ausreichen, und hofft zudem, dass das Ausgangssignal entgegen der genannten TTL Spezifizierung auch bei Vc 3,3 V noch die notwendige Flankensteilheit aufweist, um sicher erkannt werden zu können.

    Oder man geht auf Nummer sicher, nimmt einen MAX3232 der direkt High-seitig mit dem IR-Lesekopf verbunden werden kann, der dann auch mit 5 V betreiben werden kann, und ist auf der Low Seite 3,3 V Kompatibel. Nur dann muss man mit CLOAD sicherstellen das noch 60mA abgegriffen werden können. Damit würde der Lesekopf von den unkritischeren 5,0 V versorgt werden.

    Bevor ich hier eine Behauptung aufstelle, ohne die Details in Gänze zu kennen, würde ich immer zu der Methode raten, wo man die meiste Sicherheit hat, bzw. die Gefahr für die Hardware am geringsten ist, alternativ mit Rahmenparameternennung eine Funktion gewährleistet wäre.
    Ich wäre gerade beim PI4 besonders vorsichtig, hier eine Prognose oder Zusicherung zu geben, die beinhaltet: "Das kannst du bedenkenlos mit an die 3,3 VOUT hängen." !

    Deswegen sagte ich auch Lösungsvorschlag. Der TO kann machen was er will, er kann jede nur erdenkliche Variante umsetzen. Ich hoffe nur das diese sich nicht als Falle erweisen, und das PI einen Schaden nimmt.

    Franky

  • Keiner hat eine Glaskugel hier. Aber falls es sich um 2 "normale" IR-Sensoren handelt, sollten die 3,3V des RPi nicht überlastet werden. Wenn der Sensor wie i.d.R. nur daumengroß ist und keine Musik beim Erkennen eines IR Impuls spielt bzw. andere spezielle Features hat, sollte der Strombedarf eher gering sein. Zur Sicherheit könnte man die Sensoren auch zuerst an einem Steckboard ohne RPi testen und Strombedarf und Signalausgangsspannung messen, bevor man diese an den RPi steckt. Das wäre zumindest meine Vorgehensweise, wenn es kein Datenblatt dafür gibt.


    Man kann natürlich mit einigem Aufwand Zusatzschaltungen für den Betrieb der Sensoren am RPi bauen, aber auch damit sind mögliche Fehler nicht ganz ausgeschlossen.

  • Hi zusammen,


    zunächst einmal einen riesen Dank an Franky07 für die Anleitung. Richtig genial, damit bekomme ich das garantiert hin und weiß auch "in etwa" was ich mache. Eine Frage noch zum grundsätzlichen Verständnis, denn ich will ja nicht nur "einfach machen und dann läuft es" sondern ich will es ja auch verstehen und für später merken: Warum schließe ich den Kondensator ebenfalls noch an GND?



    Der TO hat ja schon 2 mal die 3,3 Volt-Versorgung abgegriffen, da könnte man bestimmt ansetzen, aber da wir nicht wissen, ob das vorgefertigte Leitungen sind und wie gut man da ran kommt,

    Ich habe zum Anschluss an die GPIOs female Jumperkabel genutzt und, ja, um maximal um das Löten herum zu kommen, Wago Klemmen genutzt und war psotiv überrascht, dass das bislang so gut funktioniert.


    Ich habe gesehen, dass es auch vorgefertige Y-Jumperkabel gibt, als ein female und dann zwei male um die 3,3V "aufzuteilen". An so etwas habe ich auch schon gedacht. Die Lösung von Franky07 scheint mir aber die substantiellere Lösung zu sein.



    Der TO hat einen IR -Tastkopf gekauft, woher weiss er nicht, einen Link zu dem Produkt gibt es auch nicht, auch kein Datenblatt, nur die Info, dass man das Ding mit 3,3 und 5 Volt betreiben kann.

    Doch doch, hier kommt der Link dazu. Ich bin da immer etwas vorsichtig, oft heißt es dann in den Foren: Keine Links zu Produkten usw..

    Aber, da steht auch nicht viel mehr.


    Shop /Ueding IT / TTL-Lesekopf


    Wie schon gesagt, ich bin neu in dem Thema, möcht es verstehen aber sehe gerade, dass das alles nicht soo einfach ist, wie ich mir das denke. Also bitte entschuldigt meine "hemdsärmelichkeit" besonders fred0815:)


    Ich bin überwältigt von eurer Kompetenz, den Informationen und euerer Hilfbereitschaft!

  • Ich bin da immer etwas vorsichtig, oft heißt es dann in den Foren: Keine Links zu Produkten usw.

    Hier ist es eher erwünscht, dass Links zur Hardware gezeigt werden, die helfen können ein Bauteil zu identifizieren. Spamlinks werden natürlich nicht geduldet. ;)