Wassersensor + mehrere Relais und LEDs an einen Raspberry anschließen

  • Ein herzliches Hallo an die Raspberry-Gemeinde,

    ich besitze seit einigen Jahren einen Raspberry Pi 4 und nutze ihn hauptsächlich für iobroker in Kombination mit einem Zigbee- und einem RS485-Stick ein. Dort kam ich nie groß mit den GPIOs usw. in Kontakt. Habe allerdings schon öfter mit einem Pi Zero etwas herumgespielt (mit Python Relais oder LEDs über Schalter oder Taster schalten, usw.).

    Ich müsste nun für meinen Vater etwas basteln und hätte zwei Fragen an euch:

    1. Fragestellung: Wassersensor:

    Ich müsste etwas realisieren, das bei Auslösen eines Wassersensors ein Relais schaltet. In der Theorie und in der Praxis habe ich das ganze nun schon durchgespielt und es funktioniert alles soweit.

    Ich würde die Kabelenden als "Sensor" nutzen - dies habe ich auch in mehreren Tutorials so gesehen. Das habe ich zur Sicherheit mit einem 20m Kabel getestet. Ich nutze einen 1k-Ohm Pull-Up-Widerstand am Eingangs-GPIO, da dies ja am wenigstens störanfällig sein soll, korrekt? Oder sollte ich lieber dedizierte Wassersensoren (z. B. den 9V Waterswitch von KEMO) verwenden? Den einzigen "Vorteil" darin sehe ich eigentlich im integrierten Relais. Ich möchte den Wert aber auch gern in Skripten nutzen können, weshalb ich dann sowieso wieder eine Verbindung zwischen Waterswitch und Raspi bräuchte.

    2. Mehrere Relais/LEDs

    Nun habe ich schon sehr viel über die GPIOs gelesen und stoße immer wieder auf das Problem, dass max. 50 mA fließen dürfen, da sonst Schäden zu erwarten sind.

    Bei mehreren LEDs stößt man hier ja sehr schnell an die Grenzen.

    Mein Problem ist nun, dass ich 10 Sensoren benötige und damit 1 Relais und 10 LEDs einzeln ansteuern möchte. Da ist ja bei den LEDs schon Feierabend wenn ich diese direkt an die GPIOs anschließen wollen würde.

    Meistens wird ja empfohlen einen Transistor mit den 3,3V zu steuern und die 5V als Versorgungsspannung für Relais und LEDs zu verwenden.

    Nach stundenlanger Google-Suche habe ich nichts gefunden, was mir hier das Leben etwas erleichtern würde, weshalb ich euch gerne fragen würde: Gibt es hier einfachere "plug-and-play"-Lösungen um schnell und einfach mehrere Relais/LEDs an den Pi anzuschließen oder wäre der beste Weg, mir hier etwas zusammenzulöten?

    Diese ganzen Relaisboards (4-Channel, 8-Channel, 16-Channel) sind ja eher für Arduino und damit für 5V ausgelegt. Ich habe zwar so ein 4-Channel Relais-Board mit Optokopplern direkt an den GPIOs ohne Probleme testen können, aber ich glaube bei 8 oder 16 Kanälen die im Zweifelsfall gleichzeitig geschaltet werden würden, könnte das problematisch werden.

    Ich danke euch auf jeden Fall schon mal im Voraus. :danke_ATDE:

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  • Hi,

    die angebotenen Relais-Module mit Optokopplern können problemlos mit den GPIO des Raspberry angesteuert werden. Der Strom für die Ansteuerung verteilt sich auf mehrere GPIOs, der Auslösestrom beträgt etwa 5mA.

    Die Spannungsversorgung (5V) erfolgt direkt über ein Netzteil das entsprechend ausgelegt werden kann. Ich habe sehr gute Erfahrungen mit High-Level-Trigger Modulen gemacht.

    10 Wassersensoren sind natürlich etwas teuer, liefern aber sicherlich auf Dauer stabilere Messergebnisse, vor allem dann, wenn sie kapazitiv arbeiten und somit gekapselt sind.

    Es gibt auch digitale Sensoren mit I2C Schnittstelle. (Z.B.: BeFlE kapazitiver Bodenfeuchtesensor SoMoSe v2.2 inkl. Temperatursensor - vollständig vergossen, bei Amazon)

    Was willst Du denn genau bauen ?


    Gruß, Holger

    "Probleme kann man meist nicht mit derselben Denkweise lösen, durch die sie entstanden sind."

    Wetterstation Nievenheim

  • Hi, danke für die Antwort.

    Bei 5mA und 10 Relais wäre ich ja bereits bei 50 mA. Wenn jetzt alle Relais gleichzeitig geschaltet werden würden (sehr unwahrscheinlich, interessiert mich aber auch für zukünftige Projekte), wäre ich ja schon nahezu an der Grenze von 51 mA des maximalem Stroms der in Summe über die GPIOs abgerufen werden darf (das habe ich zumindest irgendwo gelesen). Oder irre ich mich?

    Es wären Wassersensoren für eine Yacht. Mein Vater hätte zu den vorhandenen akustischen Meldern gerne noch eine Benachrichtigung aufs Handy und ggf. auch eine Tafel mit LEDs mit Anzeige, welche Bilge betroffen ist.

  • Die meisten dieser Reelaismodule haben einen ptokoppler, eine Anzeige-LED und einen 1K-Widerstand. Der Stom beträgt dann ca. 1,8 mA. Du bekommst also mit dem Strom der GPIOs da keine Probleme.
    Außerdem stammen die 51 mA von den frühen Pis - die neueren haben stärkere Spannungswandler und können mehr Strom liefern. Das Problem ist eher der SoC, weil man mangels Spezifikationen nicht genau weiß, wie viel Strom man da druchschleusen kann, bevor er das übel nimmt.

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

  • Es gibt Treiber IC's wie den ULN2803A mit denen sich bei kleinem Strom, größere Leistungen schalten lassen. Mit dem ULN2808 sollte sich auch ein einfacher Wassersensor bauen lassen und ob dieser nun ein Relais, eine LED bzw. einen Optokoppler mit entsprechendem Vorwiderstand schaltet, spielt keine Rolle. Das Signal von z.B. einem Optokoppler könntest Du dann mit dem RPi auswerten.

  • 10 Wassersensoren sind natürlich etwas teuer, liefern aber sicherlich auf Dauer stabilere Messergebnisse, vor allem dann, wenn sie kapazitiv arbeiten und somit gekapselt sind.

    Ich werde es wohl mal im Testaufbau zuhause mit den Leiterenden, ohne spezielle Wassersensoren, versuchen. Ich brauche ja keine genauen Feuchtigkeitsmesswerte, mir reicht eine 0 oder 1. Bezüglich kurzfristiger Störsignale würde ich sowieso eine entsprechende Verzögerung/Hysterese ins Skript einbauen. Ich denke aber, dass es mit geschirmten Twisted-Pair-Kabeln und entsprechendem Pull-up-Widerstand problemlos funktionieren sollte.

    Die meisten dieser Reelaismodule haben einen ptokoppler, eine Anzeige-LED und einen 1K-Widerstand. Der Stom beträgt dann ca. 1,8 mA. Du bekommst also mit dem Strom der GPIOs da keine Probleme.
    Außerdem stammen die 51 mA von den frühen Pis - die neueren haben stärkere Spannungswandler und können mehr Strom liefern. Das Problem ist eher der SoC, weil man mangels Spezifikationen nicht genau weiß, wie viel Strom man da druchschleusen kann, bevor er das übel nimmt.

    Danke für die Rückmeldung. Ich werde mir mal so ein 16er Relaisboard kaufen und das Ganze ausprobieren. Was ist mit "frühen Pis" gemeint? Zählt der Zero 2 W auch zu den frühen? Denn mit dem hätte ich es im Vorab-Test gerne ausprobiert (möglichst ohne ihn zu töten - den aktuellen Lieferschwierigkeiten geschuldet).

    Danke :)

  • Hallo luck3rhoch3,

    ich empfehle Dir nach wie vor mit gekapselten, kapazitiven Sensoren zu arbeiten. Die können ja extrem simpel aufgebaut sein, z.B. aus China: Wassersensor kapazitiv [Anzeige] oder natürlich besser.

    Ein Meldesystem mit offenen Kabelenden, quasi "Feuchtigkeitsfühlern" wird m.E. nicht dauerhaft zuverlässig funktionieren. Der Stromfluss erfolgt dabei ja durch das Wasser und ist auch von der Leitfähigkeit der "Fühler" abhängig. Diese wird sich aber bei so einem "offenen" System durch Oxidation und Verschnutzung stark verändern, möglicherweise so stark, dass Du nachher nicht mehr mit Gewissheit sagen kannst, ob der Strom durch den feuchten Dreck fließt, oder tatsächlich Wasser der Grund ist. Falls es um Salzwasser geht, wird das noch schlimmer sein.

    Oder nimm wenigstens Edelstahlfühler: Wassersensor. Ich weiß allerdings nicht, wie lange sowas dann hält :gk1:

    Gruß, Holger

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