9V mit NPN Transistor schalten - Schneckenzaun

  • Hallo,

    ich möchte gerne mit einem GPIO Ausgang einen Schneckenzaun ein /aus schalten (getaktet z.B. pro Sekunde 100ms ein).

    Der "Zaun" besteht im Grund nur aus 2 Drähte die ums Hochbeet gelegt werden.

    Die 9V werden aus den 5V des Pis mittels DC-DC Wandler erzeugt und können falls die Spannung zur Schneckenabwehr nicht ausreicht relativ leicht erhöht werden.

    Der Widerstand Rv soll den Strom auf ca. 50mA beschränken (hätt da jetzt einfach mal 180Ohm genommen, Spannungsabfall vom Transistor mal vernachlässigt).

    Jetzt die Frage, kann das so funktionieren? Schaltet der Transistor auch durch, wenn der Kollektor sehr hochohmig fast an der Luft hängt?

    Was meint ihr, wie ist da eure Meinung, Erfahrung.

    Danke,

    sG

    Martin

  • Im Prinzip kann das so funktionieren. Das Durchschalten des Transistors ist dabei kein Problem. Wenn die Erde aber halbwegs feucht ist - dann kriechen die Schnecken -, fließt der Strom über den Schneckenschleim zur Erde unabhängig vom Schaltzustand des Transistors - jedenfalls, wenn die Masse auf Erdpotential liegt (was sinnvoll ist). Ein Raspberry als Timer und ein Spannungswandler für die Erzeugung der 9V sind ein "Overkill". Die Einschaltpulse kann man auch mit einem CMOS-Baustein erzeugen und mehrere parallel geschaltete Ausgänge eines 4049 oder 4050 Bausteins liefern genübend Strom. Dann kann das Ganze von einem 9V Akku betrieben werden, der regelmäßig nachgeladen wird. (Meist hat man im Garten ja keine leistungsfähige Spannungsversorgung.)

  • Welchen Zweck soll es denn haben, die Spannung mit dem Transistor gegen GND zu schalten? Wenn die Schnecke dann den Draht berührt, passiert doch nichts, weil der Strom den geringeren Widerstand durch den Draht zur Erde wählt. Der Draht dürfte also keinesfalls geerdet werden.

    Wenn es mit einem einzelnen Draht überhaupt geht, dann genügt es doch, wenn der unter Spannung steht und ansonsten eben möglichst von der Umgebung isoliert ist. Berührt die Schnecke dann den Draht, bekommt sie eine gewischt. So lange nichts Leitfähiges den Draht berührt, fließt auch kein Strom und es wird keine Energie des Akkus verbraucht. Die Schaltung über den Pi und einen Transistor sind somit obsolet.

    Ich kenne solche Schaltungen allerdings mit zwei Drähten, die eng zusammen liegen. Einer an plus und einer an minus angeschlossen. Auch da fließt aber im "Normalzustand" kein Strom, insofern müsstest du mir mal erklären, wozu deine Schaltung dienen soll.

    Falls du einfach nur Leckströme durch Feuchtigkeit usw. reduzieren willst, indem du den Draht eben nur zeitweise unter Spannung setzt, müsstest du den Tranistor eher oben direkt hinter der Batterie anbringen - dann ist ein PNP die bessere Wahl. Und wenn es wirklich nur drum geht, den jede Sekunde für 100 ms einzuschalten, dann schau dir mal die Funktionsweise eines 555 Timers an. Der kostet dich 1/100 eines Pi und tut den Job zuverlässiger.

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  • Hallo,

    Es sind 2Drähte( sollten die 2 gewellten Linie in meiner Skizze darstellen), im Abstand von ca. 1cm verlegt -der obere Draht liegt nicht am Hochbeet an, sondern ist isoliert ca. 5mm erhöht, somit sollten Kriechströme bzgl. Feuchtigkeit zumindest massiv reduziert sein.

    Pi ist am Platz wegen diverser anderen Sachen schon vorhanden, also möcht ich den nehmen. 555 und Konsorten wären einfacher, aber es geht ja nicht um einfach, sondern ums Basteln und mit der Technik spielen. Strommessung mit INA219, MQTT Nachrichten zum Iobroker, etc... alles nicht notwendig, aber mein Spiel und Basteltrieb ist sehr groß!

    Wäre eine PNP Schaltung besser geeignet?

  • Die ganze Schaltung ist doch eigentlich wenig sinnvoll, wenn die Drähte sowieso isoliert sind. Mit GND meinst du also nicht etwa Erdreich, wie ich das bei dem Schneckenzaun spontan gedacht habe, sondern tatsächlich GND deiner Spannungsversorgung. Ok.

    Wenn aber doch ohnehin kein Strom fließt, wozu dann der Transistor?

    Wenn eine Schnecke den Zaun berührt, dann fließt zwar Strom, aber der dürfte gering sein und die Schnecke verkriecht sich eh sofort. Das wird also nur selten der Fall sein.

    Der Schalter an dem Kabel, das mit GND verbunden ist, hat keinerleiin Wirkung, so lange keine Schnecke da ist. Wenn schon, dann gehört der Schalter an die Versogrungsseite, um mögliche Leckströme wegzuschalten. Aber wahrscheinlich braucht die Ansteuerung mehr Strom, als die Leckströme ausmachen. Da dann die "Last" an der anderen Seite hängt, ist ein PNP angesagt.

    Willst du den Strom messen/überwachen und damit die Anzahl der Schneckenangriffe ermitteln?

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  • GND ist natürlich von der Versorgungsspannung das 0V Potential. Erde ist PE :)

    Getaktet deshalb, weil ich 5Beete "überwachen" möchte, aber nur einen INA spendieren will. Also jedes Beet bekommt abwechselnd 100ms Spannung, in der Zeit wird der Strom gemessen und kann dann eindeutig einem Beet zugeordnet werden.

    Und ja, ich weiß- macht alles keinen wirklichen Sinn, macht aber Spaß.

  • Wenn du solche Dinge gleich mal am Anfang sagst, kann man sich auch einen Reim auf den ganzen Kram machen.

    Also ein Strommesser aber mehrere Schneckenzaunkreise. Dann würd ich den Strommesser mal Spannungsseitig ("Pluspol") anschließen, damit du auch Leckströme messen kannst und die fünf Transistoren gleich dahinter parallel. PNP ist dann die bessere Wahl. Ansonsten dürfte das kein Problem sein. Ob ne halbe Sekunde aber reicht, um eine Schnecke immer sicher zu erkennen, musst du ausprobieren. Ich weiß nicht, wie schnell die Viechlein zusammenzucken, wenn der Strom fließt. Wenn der INA schnell genug ist, solltest du die Zeit vielleicht verkürzen.

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  • Simmt, merk ich mir. Das nächste Mal gibts alle Infos gleich zu Beginn ;).

    PNP, bin wohl zu blöd, aber wie schaff ich es mit 3.3V Steuerspannung 9V zu schalten? Das funktioniert mit einem PNP alleine nicht?! Oder was hab ich übersehen?

  • Moinsen,

    im Prinzip kann man den Aussagen von Gnom in gewisser Form schon zustimmen. Nur aus dieser Kombi mit einem NPN Transi einen PNP zu steuern, und dann auch noch darauf zu hoffen das der Strom als "Widerstandsänderung" oder "Schneckenvergrämung" ausreicht, wenn dieses 9 Volt aus den 5 Volt der Vc des PI gezogen und gewandelt werden, und dann noch brauchbare Ergebnisse zu bekommen ist eher waghalsig. Zudem muss man sehen, dass diese Schaltung aus seinem Beispiel durchaus funktioniert, aber abhängig der Bestimmung der PullUp / PullDown-Widerstände und damit auch dem Verstärkungsfaktor einen sehr hohen Ruhestrombedarf haben. Wenn du sagst das das ON Verhältnis nur bei 10 % liegt, verballerst du da ordentlich Strom.
    Hier wäre erst einmal zu klären was der Hauptsinn der Sache ist, die reine Detektierung einer Überschreitung beider Drähte ( Kurzschluss ) oder die spannungsbedingte "Schneckenabwehr" ?
    Als weiterer Punkt kommt noch zu tragen, was du ebenfalls nicht erwähnt hast welches Drahtmaterial du verwenden willst ? Kupfer ist hier trotz seiner besseren Korrosionseigenschaften eher ungeeignet, denn Schnecken meiden Kupfer. Somit wird die Alarmierung über den Stromfluß zwischen beiden Drähten eher zu einem zufälligen Event.

    Ein weiterer Umstand den du bei deiner heimisch vorherrschenden Schneckenart erst einmal ermitteln solltest, wie reagieren diese Schnecken auf ein Potential wenn diese darüber kriechen wollen ? Zwar ist der Zeitansatz von 100 ms schon mal nicht schlecht gedacht, dennoch reicht dieser Moment aus, wenn die Schnecke gerade mal draufgleitet und sich dann schlagartig wieder zurückzieht, um dieses auch noch detektieren zu können ?
    Solange du mehrere dieser Sensoreinheit unter freien Himmel herumliegen hast, musst du auch mit allen möglichen natürlichen Störungen rechnen. Ich sage jetzt einfach mal ein heruntergefallenes feuchtes Laubblatt.

    Wenn es dir ausschließlich um die reine Detektierung eines "Schneckenangriffs" geht, könnte man hier auf eine Art Laserlichtschranke in entsprechender Höhe setzen, die ein Überschreiten der Grenze als Unterbrechung sicher detektieren kann, jedoch mit dem gleichen Fehler das diese auch auf Laubfall reagiert. Alternativ zu reinen Detektierung nimmt man gestreckten Kupferlackdraht und baut sich einen elektrostatischen Sensor, mit OPVs. Wobei eine OPV ( Rail-to-Rail als Verstärker ) die allgemeine Umgebungswerte erfasst, und der zweite OPV ( dann pro Kreis ) als Comparator zwischen den Umgebungssummenwert und dem Leitungswert erfasst. Das wäre dann sozusagen permanet selbstabstimmend, und man könnte diesen Comparatorausgang als reinen GPIO Event, in der Summe auch ( wenn du nicht so viele GPIOs opfern willst ) via eines Portexpanders, rein Digital überwachen und auswerten. Wie gesagt das wäre die reine Erfassungsvariante, die keine "Stromschläge" austeilt.

    Franky

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