Spannung von extern (5V oder 3,3V) an einen OUTPUT Pin legen

  • Hallo Forum.

    Zum Schalten eines Relays habe ich an einem PI4 einen Output Pin eingerichtet. (Logischer Weise legt dieser wenn gewollt 3,3 Volt an dem Relayeingang an und so kann ich schalten.) Das klappt wunderbar. Gerne möchte ich das selbe Relay auch über einen manuellen Schalten daneben schalten können quasi im Handbetrieb. Das würde bedeuten, dass ich über eine externe Spannungsquelle sowohl am Relay manuell eine Spannung anlege wie dann auch am Pin des PIs. Kann der das ab? Geht der davon kaputt? Könnte ich vielleicht sogar anstelle von 3,3V manuell 5 V an den Output PIN legen? Mit den 5V würde das Relay funktionieren und ein 5V Netzteil habe ich schon - deswegen der Gedanke.

    Danke für Euer Wissen.

  • Spannung von extern (5V oder 3,3V) an einen OUTPUT Pin legen? Schau mal ob du hier fündig wirst!

  • Moinsen Franky.

    Ja alle Grounds sind bei mir zusammengelegt.

    Die beiden Schottky-Dioden muss ich vermutlich so einsetzen, dass (mminialer) Strom von meinem 5V Schalter nur zum Relays fließen kann und nicht zurück bzw. von meinem PI Pin zum Relay und eben nicht zurück. Würde sowohl der PI 3,3 Volt ausgeben wie auch durch den Schalter 5 V am Relais anliegen, hätte ich -1,7 Volt an der PI Schottky-Diode, die ergo sperrt. Korrekt? Ich habe eben erst nachgelesen, was eine Schottky-Diode ist und bin mir nicht sicher, ob ich es gefasst habe. So eine Schottky-Diode ist so eine Art Rückschlagventil? Es geht nur Strom drüber bei Spannungsgefälle in eine Richtung. Korrekt?

    Danke.

  • Moinsen.

    Eine Schottky-Diode ist eine Sonderform einer Gleichrichterdiode, welche sich entweder durch einen geringen Spannungsabfall in Durchlassrichtung oder durch ein sehr schnelles Schaltvermögen auszeichnet.

    Ich habe keine Ahnung wie du auf 1,7 Volt kommst ? Aber das hat nichts mit den Dioden zu tun.

    Franky

  • Danke.

    Minus 1,7 Volt über D6: Wenn der Schalter gedrückt ist, liegt an A1 5 Volt an, also auch "hinter" D6. Wenn "vor" D6 zum gleichen Zeitpunkt der PI 3,3 Volt ausgibt hätte ich minus 1,7 Volt über D6. Das meinte ich.

    In meinem Elektronik Starter Set habe ich Gleichrichterdioden names 1N4007. Laut

    1N4007 Diode » Aufbau & Funktionsweise erklärt
    Umfassende Infos zur 1N4007 Diode ✓ Technische Daten & Anwendung der Gleichrichterdiode ✓ Alternativen zur 1N4007 ✓ Jetzt Wissen erweitern »
    www.conrad.de

    macht die das gleiche wie eine Schottky-Diode. Durchlass-Spannung ist 0,7 Volt. Damit müsste ich ergo gut zurecht kommen. Oder empfiehlst Du mir eine Schottky-Diode mit 0,2 V wie in Deiner Skizze zu nehmen?

    Vielen Dank für Dein Wissen und Deine Zeit.

  • Moinsen,

    Jeder Halbleier erzeugt einen Spannungsabfall in Durchflußrichtung.

    5 Volt minus Uf 0,7 Volt = 4,3 Volt am Relais anliegen.
    3,3 Volt ( GPIO ) minus Uf 0,7 Volt = 2,6 V am Relais anliegend.

    Deswegen eine Schottky-Diode wie BAT45 oder BAT85 verwenden, damit bei 3,3 Volt wenigstens noch 3,0-3,1 Volt am Relais anliegen.

    Franky

  • Ich möchte mich nicht einmischen und nur einen Gedanken äußern.

    Könnte man nicht auch anders heran gehen?
    - Bei meiner Ausgangsposition wäre die "mechanische" Schaltung schon vorhanden, also mit zweitem Netzteil und Schalter/Taster, die das Relais steuern. (Sorum lässt es sich besser erklären)
    - Und nun einen Optokoppler steuerseitig zwischen GPIO und GND des RPi und lastseitig parallel zum Schalter/Taster anschließen

    Das würde doch auch funktionieren und ein Vorteil wäre gleich noch die galvanische Trennung oder habe ich einen Denkfehler?

  • Moinsen,

    Könnte man nicht auch anders heran gehen?
    - Bei meiner Ausgangsposition wäre die "mechanische" Schaltung schon vorhanden, also mit zweitem Netzteil und Schalter/Taster, die das Relais steuern. (Sorum lässt es sich besser erklären)
    - Und nun einen Optokoppler steuerseitig zwischen GPIO und GND des RPi und lastseitig parallel zum Schalter/Taster anschließen

    Das würde doch auch funktionieren und ein Vorteil wäre gleich noch die galvanische Trennung oder habe ich einen Denkfehler?

    Habe ich deine Interpretation richtig dargestellt ?

    [ Ohne Wertung - Nur zur Versinnbildlichung ]

    Franky

  • Moinsen

    Zur Sicherheit zwei normale Dioden an PIN 1 und GPIO-Out und gut ist.

    Wenn der TO sicherstellen kann, dass das Relais bereits mit 3,3 Volt minus Uf ( jedes x-beliebigen Diodentypes ) schalten kann ?
    Man sollte dabei bedenken, das durchschnittliche Si- Dioden ( Silizium ) einen Spannungsabfall von 0,7-0,8 Volt haben, und das, wenn es sich um ein reines mechanisches Relais ohne Treiberschaltung handelt, der Strom Proportional zur absinken der Spannung ansteigt,solange das Relais sich noch in der instabilen Phase des Aufbaus des Magnetfeldes befindet. Also während es Anzugsmomentes der Strom umkehrt proportional zur Spannung sich verhält. Was wiederum , weil wir das Relais nicht kennen, auch bedeuten würde, der GPIO könnte überlastet werden, was zu einer Beschädigung des RasPi, bzw zumindest des GPIO-Ports führen würden.

    Franky

  • Moinsen,

    Würde ich sagen, ja.

    Der Strom als Stromquelle kommt in beiden Varianten jeweils vom der ext. 5,0 V Spannungsquelle.
    Allerdings haben beide Schaltungen einen kleinen Fehler.
    In beiden Schaltungen, ohne dich jetzt belehren zu wollen, fehlt die Freilaufdiode am Relais. Und im ersten Fall noch mit R16 würde der gleiche Strom durch diesen Widerstand fließen wie der Haltestrom am Relais definiert ist.
    Würde ohne eine Freilaufdiode folgende Situation zusammentreffen, SW2 wird manuelle wieder geöffnet, und im Zeitfenster der Selbstinduktion während des Abfallens der Spannung an der Relaisspule, ein GPIO Schaltimpuls einsetzen - würde der Optokoppler in die Hände klatschen.

    In dem Falle würde sich der Aufwand, sowohl zur Sicherheit des Optokopplers gegen eine Gegenpotential ( Bisher nicht erwähnte Freilaufdiode ) wie auch gegen eine Überlastung mehr als deutlich erhöhen.

    Franky

    Edited once, last by Franky07: Text vervollständigt. ein entscheidender Teil im Erklärungssatz fehlte. (February 2, 2024 at 4:20 PM).

  • Moinsen,

    Und was wäre, wenn man hier einfach eine Diode hinsetzt?

    Gehen wir mal von einen Standard-Optokoppler aus, dann würde ich dein Augenmerk auf Seite 3 in den Bereich Output-Ranges lenken wollen.
    Hier ist zu lesen, das der IForward durch den Fototransistor auf 50 mA und eine Leistung ( U * I ) PTot von 150 mW limitiert ist.
    Selbst wenn das Relais nur einen Haltestrom von 10 mA hat, würde der Anzugsstrom zum Aufbau des Magnetfeldes in der Spule das 5 bis 7-fache dessen betragen, und damit den Optokoppler killen. -> [U = 5 Volt] * [I = 50 mA] = 0,25 Watt oder 250 mW ..... das wäre der sichere Tot des Optokopplers.

    Franky

  • Danke für die Fragen und die Antworten.

    Elektronik ist nicht mein Fachgebiet und ich lerne erst Stück für Stück Bauteile dafür kennen. Alleine hier zu meiner Frage sind viele neue Bauteile hinzugekommen... super Danke.

    Ich habe dadurch genug Daten, um mein Vorhaben zu lösen. Um den PI zu schützen, werde ich einfach die Schottky-Diode einsetzen. Den Rest löse ich mit Schaltrelais. Das passt.

    Nur zur Vollständigkeit: Ich habe einen kleinen 12V E-Motor, der rechts- oder linksherum dreht, je nach Vorzeichen an den zwei Kontakten. Ich nutze diesen, um ein Brett vor einer Öffnung zu verschieben - es ist quasi eine Lufteinlassöffnung, die durch den Motor auf oder zu geschoben werden kann. Es gibt noch zwei Anschläge für ganz auf oder ganz zu. Mit einem H-Brückenmodul (L298N) kann ich den Motor über den Pi auf und zu machen lassen und über die Anschläge, stelle ich sicher, dass der Motor dann auch aufhört.

    Ich möchte gerne die Öffnung auch händisch verstellen können und habe dafür einen kleinen Schalter mit sechs Kontakten, der E-Motoren rechts- oder linksherum drehen lassen kann. Die mittlere Schalterstellung wäre bei mir der Betrieb über den PI. Die anderen Schalterstellungen entsprechend für Auf - bzw. Zufahren. Falls der PI ausfällt, will ich in den Handbetrieb gehen. Solange der Schalter in der Mitte ist, soll meine Regelung üernehmen.

    Die Anschläge des zu verschiebenden Brettes kann ich aber nicht einfach in das 12 V Leiterpaar hängen und dem Motor bei Erreichen einer Endposition quasi den Saft abdrehen. Denn dann komme ich aus dem Stillstand nicht mehr weg. Deswegen sind die Anschläge mit einem Schaltrelais verbunden, das dem E-Motor den Saft nimmt. Will ich danach wieder in die andere Richtung fahren, muss ich das Relais wieder öffnen lassen entweder ausgelöst durch den manuellen Schalter (bzw. dadurch getriggerte weitere Relais) oder im Regelbetrieb durch den PI. An dem Schaltpin des zentralen Relais hängen also 2 hard verdrahtete "Schalter" - ein Anschlag und der manuelle Schalter, die autark mit 5V ohne den PI betrieben werden und der Pi selber.

    Dann bestelle ich mal ein paar Bauteile und schließe zusammen. Verrückt, wie viel für so eine einfache Aufgabe gebraucht wird. Aber Hobbies dürfen durchaus verrückt sein. Das stimmt also alles so.

Participate now!

Don’t have an account yet? Register yourself now and be a part of our community!