12 V Regler über USB-Ansteuerung?

  • Hallo zusammen,


    ich hab mit den Stichworten leider nichts in Google gefunden, wahrscheinlich such ich mal wieder nach dem falschen.

    Ich hab einen Raspberry auf dem dieses Board sitzt. Es sind nur noch die GPIOs 16 und 21 frei, auf denen aber aktuell auch jeweils ein Relais klemmt.

    Ich hab einen 12 V Tongeber, dessen Lautstärke ich mit einem Analogwert steuern will. Da kein PWM-Pin mehr frei ist und ich auch an I²C nicht ran komm, hab ich an ein USB-Gerät gedacht. Kennt da zufällig jemand so ein Bauteil? Ich hab leider nichts gefunden..


    Vielen Dank und

    liebe Grüße


    Fipsi

  • ...

    Ich hab einen 12 V Tongeber, dessen Lautstärke ich mit einem Analogwert steuern will. Da kein PWM-Pin mehr frei ist und ich auch an I²C nicht ran komm, hab ich an ein USB-Gerät gedacht. Kennt da zufällig jemand so ein Bauteil? Ich hab leider nichts gefunden..

    Der erste Gedanke, statt des Tongebers einfach eine USB Soundkarte zu verwenden. Wenn es denn nur der org. Tongeber sein soll, könnte man ein USB MC Board mit einem ATTiny o.ä. verwenden. Mit so einem Board könnte man sich auch ein ext. I²C Adapter bauen. Oder man überlegt sich einen anderen Zugang zum I²C Bus des RPi.

  • Danke für deine Antwort.


    Ich glaub, ich hab meinen Eingangspost dämlich und fachlich falsch beschrieben. Entschuldigung, ich versuch's noch mal:

    Ich hab eine Hupe, die mit 12 V arbeitet. Aktuell wird sie über eins der beiden Relais geschaltet, an oder aus, gar nix oder Ohrenschmerzen.

    Ich will deshalb die Spannung regeln, um damit auch die Lautstärke zu regeln. Ich bräuchte also was a la PWM auf Transistor oder sowas. Nennstrom von der Kiste sind 4 A.

    Ich bin was Transistoren auslegen strohdumm, wir werden niemals Freunde werden :rolleyes:


    Jetzt bin ich hoffentlich auf dem richtigen Dampfer, entschuldigt bitte 😅


    Liebe Grüße


    Fipsi

  • K.A. falls deine Hupe es mitmacht, könntest Du doch statt dem Relais ein MosFET Modul verwenden. Dieses könntest Du dann per PWM ansteuern ggf. ist noch ein zusätzlicher Elko + RC Glied parallel zur Hupe sinvoll. Muss denn die Lautstärke unbedingt geregelt werden, warum reicht es nicht diese fest einzustellen?

  • Das Problem mit PWM ist ja, dass ich keinen PWM-Pin auf dem Pi mehr frei hab und deshalb ein weiteres Modul benötige.

    Ich hab schon überlegt, ob ich nicht die Hupe auf beide Relais häng, bei einem mit Vorwiderstand. Aber dann hab ich auch wieder keine wirkliche Regelung. Die technische Möglichkeit will ich aber nutzen.

    Die Hupe hat ca. 130 dB und kommt an verschiedenen Orten zum Einsatz. In einer Sporthalle würden alle nach spätestens dem 10x Hupen mit Tinitus raus kommen, während sie im Freien mit Festwertdrosselung (oder leisere Hupen, wie ich sie bisher hatte: 110 dB) zu leise.

  • Guiten Abend.

    Vergiss mal ganz schnell die Idee mit einem umschaltenden Relais das Ganze umsetzen zu wollen.
    Auch der Widerstand muß den Strom abkönnen, welcher durch die Hupe fliest. Damit wäre ein mind. 50 Watt Widerstand notwendig ! Wie willst du dieses Monster kühlen ?

    Dann solltest du dir im weiterem überlegen, wie du eine Leistung, egal ob mit PWM, einen DAC oder einem DigitalPotentiometer regeln willst dieses auch bezüglich des Leistungsverstärkers Transistor, MOSFET oder Thyristor so umzusetzen gedenkst. Du solltest dabei immer Bedenken, egal welcher Leistungstreiber zum Einsatz kommt, dieser muss ggf je nach Benutzungsdauer auch entsprechend gekühlt werden.

    12 Volt bei 4 A sind schon mal eine Hausnummer. Wäre hier nicht eine einfahchere Lösung besser die auf einem Tongenerator z.B. NE555 basiert, welcher am Ausgang geregelt werden kann, und dann mittels eine Class-D Verstärkers einen Lautsprecher ( Hornlautsprecher ) anzusteuern ?

    Nur Nachgefragt: Warum steht der I2C Bus oder andere GPIOs z.B. für den SPI Bus nicht mehr zur Verfügung ? Oder scheust du einfach nur mehrere Bus Endkomponenten an einene der Busse anzuschließen ?

    Es grüßt

    Roland

  • Guten Morgen,


    japp, muss zugeben, an die Abwärme vom Widerstand, bzw. dessen Leistung hab ich jetzt nicht gedacht.


    Die Hupe wird i. d. R. nicht länger als eine Sekunde angesteuert. Wenn ich da nur auf 50 % Nennleistung des Treibers/Reglers geh, sollte da keine extra Kühlung nötig sein(?).


    Ich sag nicht generell Nein zu einem Lautsprecher und Tongenerator, damit ist aber der Aufwand wieder höher als mit einer einfachen 12 V Regelung.


    Die Frage hab ich wohl nur zur Hälfte im Eingangspost beantwortet, sorry.

    Auf dem Pi sitzt dieses Board. Panel 1 und 2 sind belegt, 3 ist frei, deshalb hab ich noch zwei digital Pins für die Relais frei gehabt. Angesteuert werden die Panels mit dieser Lib.


    Liebe Grüße


    Fipsi

  • Das Problem mit PWM ist ja, dass ich keinen PWM-Pin auf dem Pi mehr frei hab und deshalb ein weiteres Modul benötige.

    Es ist zwar nicht optimal, aber es gibt ja auch die Möglichkeit einen GPIO Port per Software PWM anzusteuern. Das macht aber mit einem Relais keinen Sinn. Normalerweise ist so etwas das klassiche Anwendungsgebiet für einen Transitor o. MosFET. Wenn du einen "digital" einstellbaren DC Wandler verwenden willst, könnte man bei einem passenden DC/DC Wandler das Einstellpoti z.B. durch ein "digitales I²C Poti" ersetzen. Für einen weiteren I²C Bus kann man einen externen USB Adapter ( kaufen bzw. selber bauen ) verwenden.

  • Guten Tag,

    japp, muss zugeben, an die Abwärme vom Widerstand, bzw. dessen Leistung hab ich jetzt nicht gedacht.

    Gut das wir darüber gesprochen haben. :bravo2:

    Die Hupe wird i. d. R. nicht länger als eine Sekunde angesteuert. Wenn ich da nur auf 50 % Nennleistung des Treibers/Reglers geh, sollte da keine extra Kühlung nötig sein(?).

    Hier müsstest du auf zwei Dinge achten, den dritten Fall lassen wir mal außen vor.
    Transistoren sind Stromgesteuert ! Eine Leistungsreglung damit geschieht primär über den Strom der zu Basis fließt, weniger wie die anliegende Basisspannung ( Wobei beide voneinder abhängig sind )

    Hingegen MOSFETS sind rein Spannungsgesteuert, und der Strom zum Gate spielt eine untergeodnete Rolle, wenn es um eine Verstärkungsschaltung geht.
    Damit ist es einfacher mit einem DAC oder DigiPOT ( leider nur via I2Coder SPI anstuerbar ) einen MOSFET zu steuern. Hierbei müsstest du nur beachten, das sich je nach Gate-Spannung auch der Innenwiderstand ändert, und somit die Verlustleistung beeinflusst. -> möglicher Weise Thema Passivkühlung !?
    Ob das Horn oder Hupe auch noch mit einer PWM getakteten Eingangsspannung fehlerfrei funktioniert sollte im Vorfeld geklärt sein. Sonst verrennt man sich in der Lösungsplanung.


    Ein sehr einfache Möglichkeit ist welche nur wenige Bauteile erfordert, sowohl bei PWM wie auch bei einer Reglung der Steuerspannung funktioniert ist eine simple MOSFET-Ansteuerungsschaltung. Dazu sucht man sich einen MOSFET, am besten einen LogicLevel MOSFET ( IRL oder IRLZ Serie ) heraus, welcher schon mit einer kleinen Gatespannung ( unter 3,3 Volt ) angesteuert werden kann. Da sowohl die Ausgänge des RasPi nicht viel Strom liefern können, was bei einer Nutzung eines PWM Signals kritisch werden könnte) wie auch DACs oder DigiPOTs nur sehr geringe Ströme ausgeben, bzw durchleiten können, kann man diese nicht dafür nutzen das Gate eines MOSFETs direkt anzusteuern.
    Hier kann man sich mit einem fast beliebigen Operationsverstärker in der Beschaltunsgvariante Impedanzwandler einen Stromverstärker bauen, bei welchem gilt Uin = Uout . Nur das hierbei jetzt mehr Strom zu Gate fließen kann, ohne das der Eingang übermäßig belastet wird, was besonders bei PWM wichtig werden könnte.

    Ich sag nicht generell Nein zu einem Lautsprecher und Tongenerator, damit ist aber der Aufwand wieder höher als mit einer einfachen 12 V Regelung.

    Wenn man diese Kosten rein im Verhältnis zu einem Lastwiderstand der 50 Watt Klasse setzt, welcher auch noch aktiv gekühlt werden müsste, oder ein entsprechendes bauliches Monster sein wird, was sich in Form von Platz und Transportmasse niederschlägt, dann kommt man mit einem NE555 mit Außenbeschaltng und einem CLASS D Verstärker in der 10 WATT Klasse auf ca. 7 Euro Materialeinsatz. Auch diese Schaltung ließe sich von der Lautstärke via eine DigiPOTs ( 8 Bit = 255 Lautstärkestufen ) entsprechend Regeln und würde nicht mehr wie 1,30 Euro kosten.

    Den I2C Bus kann man bequem einfach durch Parallelschaltung der Datenleitungen erweitern. Das geht auch bei einem HAT, wenn man an die betreffenden GPIO Header ( SDA udn SCL ) einfach paar Drähtchen anlötet.

    Das ist alles keine Raketenwissenschaft. Würde aber sehr zuverlässig und vor allem Verschleißfrei funktionieren. Relaiskarten und Gleichspannungslasten in diesem Ampere Bereich bedeutet früher oder später immer den Ausfall des Relais, besonders wenn die Schaltzeiten so kurz sind.

    Dieses HAT ver- oder behindert nicht die Verwendung des I2C-Busses. Es ist aus meiner Sicht nur Bequemlichkeitsdenken.

    Es grüßt
    Roland

  • Die Lautstärke soll ja nicht fix, sondern regelbar sein. Wenn an dem RPi noch Bluetooth verfügbar ist, wäre dies noch eine weitere einfache, wie preiswerte Option. Die Lautstärke wird dann über den alsa-mixer o.ä. angepasst:

    https://www.ebay.com/itm/175748672581

    Wenn BT nicht in Frage kommt, nimm eine billige USB Soundkarte o. ein altes Headset vom Computerschrott und hänge einen 12V Verstärker daran . ( da die Soudquallität nicht im Fokus steht, wird es ein Verstärker aus der Bucht sicher auch tun )

    Edited once, last by Fliegenhals (September 19, 2024 at 2:10 PM).

  • Hey Fipsi, kein Problem, jetzt wird's klarer! Für dein Vorhaben klingt eine PWM-Lösung mit einem MOSFET genau richtig. Ein MOSFET kann den hohen Strom deines 12V-Hupensystems gut schalten und regeln. Du könntest zum Beispiel einen N-Kanal-MOSFET verwenden, um den Stromfluss zur Hupe per PWM zu steuern. Die GPIO-Pins vom Raspberry können den MOSFET dann ansteuern. Achte darauf, einen MOSFET zu wählen, der den Strom von 4 A locker schafft. Liebe Grüße!

  • Ich danke euch für eure weitreichenden Erklärungen.

    Ich weiß, das passt jetzt überhaupt nicht in die Bastler-Szene, aber gibt's da irgendwas fertiges, des ich einfach nur anschließen kann und n paar Zeilen Code schreiben muss wie beim Relais? Ob per übrige GPIO-Pins 16 oder 21, USB, Bluetooth, ne fliegende Untertasse oder nen Nudel-Draht ist mir dabei relativ egal, solang es zuverlässig und mit geringer Latenz ist.

    Ich gebe ehrlich zu, das Hupen-Thema nervt und frustriert mich langsam. Ich hab hier mittlerweile Hupe Nr. 10 liegen und will den scheiß jetzt einfach endlich mal zusammen haben. Außerdem sollte die Hupe so klein wie möglich sein, weshalb ich die Flüstertüten (Hornlautsprecher) bisher gemieden hab.

    Entschuldigt bitte, dass ich hier grad so kurz abschneid. Vllt. sollte ich das Thema auch einfach auf in ein paar Wochen verlegen, weil im Moment is kein Zeitdruck mehr drauf :rolleyes:


    Vielen Dank für eure Beiträge und

    liebe Grüße


    Fipsi

    Edited once, last by Fipsi (September 19, 2024 at 6:57 PM).

  • K.A. worin nun das Problem mit deinen 10 Hupen besteht bzw. was dir an den verschiedenen Lösungsvorschlägen hier nicht gefällt und was deine Vorstellung von geringer Latenz ist. ( Falls dem so ist, ist der RPi die falsche Hardware bzw. müsste man zeitkritische Dinge z.B. einem Mikrocontroller überlassen. )

  • K.A. worin nun das Problem mit deinen 10 Hupen besteht bzw. was dir an den verschiedenen Lösungsvorschlägen hier nicht gefällt und was deine Vorstellung von geringer Latenz ist. ( Falls dem so ist, ist der RPi die falsche Hardware bzw. müsste man zeitkritische Dinge z.B. einem Mikrocontroller überlassen. )

    Entschuldige, ich bin einfach frustriert. Ich meld mich am Wochenende noch mal zu dem Thema, tut mir leid.


    Fipsi Helfen kann ich hier zwar vermutlich nicht, aber meine Neugier ist groß. Wozu hupen die Hupen eigentlich? Geht es um Sport?

    Richtig. Die Hupe ist Teil einer Anzeige, die den Wettkampfbetrieb "steuert". Die Wettkämpfe können in einer 30 M breiten Halle oder einem 100 M breiten Sportplatz im Freien stattfinden. Deshalb ist eine Lautstärkeregelung wichtig. Beim ersten Turniereinsatz war die erste Hupe mit 102 dB im Freien bei ca. 30 M Breite schon viel zu leise, für ne Halle wahrscheinlich genau richtig.


    Liebe Grüße


    Fipsi

  • Beim ersten Turniereinsatz war die erste Hupe mit 102 dB im Freien bei ca. 30 M Breite schon viel zu leise, für ne Halle wahrscheinlich genau richtig.


    Warum also nicht einfach die Hupe wechseln wenn es nach draußen geht.
    Oder per Wechselschalter zwischen beiden Hupen hin und her schalten (geht auch per Relais wenn es vom PI gesteuert werden soll).

    Offizieller Schmier und Schmutzfink des Forum.

  • Beim ersten Turniereinsatz war die erste Hupe mit 102 dB im Freien bei ca. 30 M Breite schon viel zu leise, für ne Halle wahrscheinlich genau richtig.


    Warum also nicht einfach die Hupe wechseln wenn es nach draußen geht.
    Oder per Wechselschalter zwischen beiden Hupen hin und her schalten (geht auch per Relais wenn es vom PI gesteuert werden soll).

    Hatte ich auch schon überlegt, aber damit geht wieder die Nutzung der technischen Möglichkeiten flöten. Außerdem sind die Größen der Wettkampfplätze völlig variabel, draußen haben die einen 45 M, andere 120 M oder bei Meisterschaften auch noch mehr.

    Das System, das in Deutschland am weitesten verbreitet is, hat auch ne Flüstertüte (ich vermute ein System wie von Roland beschrieben; Lautstärke nicht einstellbar sondern fix), is aber ansonsten technisch gesehen aus der Steinzeit. Ich will halt dagegen die Chancen der digitalen Möglichkeiten nutzen (eben u. a. die regelbare Lautstärke;auch wenn ich mich grad anstell wie der letzte Hinterwäldler).


    Liebe Grüße

    Fipsi

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