Elektronikfrage: RasPi - Optokoppler - Schalter - SSR

[BierAG]

Hallo Forum,

auch wenn es schon mehr als genug Brausteuerungen mit dem RasPi gibt, möchte ich mich selbst mit dem Programmieren beschäftigen. Neben dem Programmieren gibt es aber auch eine Hardware-Seite, bei der ich Unterstützung brauche.

Wir brauen mit drei Herdplatten unter einem 50 l Topf.

Manuel hat hier viewtopic.php?f=58&t=3959&view=unread#unread schon sehr schön beschrieben, wie man ein SSR direkt an den RasPi anschließt. Jetzt ist es so, dass wir drei Herdplatten haben und der Nachguss ebenfalls mit drei Herdplatten heiß gemacht wird. Ich möchte dafür nicht 6 sondern nur 2 Ausgänge des RasPI opfern. Außerdem möchte ich einen 3-fach-Umschalter (Auto - Ein- Aus) dazwischenschalten, um im Falle eines Ausfalls der Steuerung noch manuel weiterbrauern zu können. Als Nebeneffekt habe ich eine galvanische Trennung zur Steuerung.

In dem beigefügten Schaltplan habe ich versucht das ganze mal darzustellen. Ich weiß jetzt nicht, ob das so geht, ob noch irgendwo ein Widerstand fehlt und welchen Optokoppler ich dafür nehmen kann.

Kann mir einer helfen?

Gruß
Henrik

[ChrisBe]

Hallo Henrik,

Ich würde das so nicht Schaltplan nennen, sondern eher Prinzip-Schaubild. Wenn letzteres gemeint ist, sollte es gehen. Ich würde das ganze aber etwas anders aufziehen:

- Den Optokoppler im Eingang kannst du dir schenken, die SSRs sind schon galvanisch entkoppelt.
- Nimm die Hilfsspannung von der RasPi Versorgung, du brauchst irgendetwas um die gut 50 mA für die 3 SSRs (so maximal 20 pro Stück, mußt du aber ins Datenblatt gucken.
- Ich würde den GPIO Ausgang über einen Vorwiderstand (4,7kOhm oder so) auf die Basis eines NPN Transistors legen, die SSRs jeweils über geeigneten Vorwiderstand an den Collector, Emitter an Masse.
- Den Schalter kannst du vor den Treibertransistor legen (Umshaltung GPIO / 5V / Masse)

Das sollte es so im Groben sein. Wenn dir das nicht reicht, kann ich dir heute Abend eine kleine Skizze dazu malen. Vorwiderstände der SSRs hängen vom Typ ab, musst du dir also ausrechnen.

Noch ein gut gemeinter Rat: Wenn du unsicher im Umgang mit 240 Volt bist würde ich die Finger davon lassen. Um eine Freund, wenn auch aus ganz anderem Zusammenhang, zu zitieren: Das ist dann nicht nur verboten sondern auch noch gefährlich!

Grüße Christian

[Bitter]

Hallo Henrik,
nimm doch einfach einen Darlington-Treiberbaustein, z.B. den hier ULN2801,2,3,4,5. Datenblatt unter http://www.sycelectronica.com.ar/semico ... 02-3-4.pdf. Liefert Dir genug Strom für die Ansteuerung einer ganzen Batterie von SSR´s und kostet ca. 0,50 EUR!

Gruß Lothar

[BierAG]

Hallo Christian,

das mit dem "Schaltplan" war wohl ein bischen übertrieben
Als SSR habe diese von Pollin http://www.pollin.de/shop/dt/OTI1OTU2OT ... 40_V_.html
Steuerspannung: 3...32 V-
Steuerstrom: 6...25 mA
Schaltspannung: 24...240 V~
Schaltstrom: max. 20 A

Wie ich gelesen habe, sind die GPIO´s bei rund 16mA am Limit. Die Idee auf ein Extranetzteil zu verzichten und die durchgeschliffenen 5V zu nehmen ist super.

Vielen Dank auch für die wichtigen Hinweise auf die Gefahr von 230V. Auf dieser Seite bin ich mir aber sehr sicher, was ich mache. Meine Probleme liegen im Bereich vom GPIO zum Steuereingang des SSR. Ich weiß auch dass es nicht gut ist im Forum nach fertigen Lösungen zu fragen, allerdings werde ich sehr lange brauchen, bis ich das, was ich brauche, selbst umsetzen kann. Vor diesem Hintergrund und im Hinblick darauf, dass es auch für andere Brauer, die mit Herdplatten unterwegs sind, nützlich sein kann, würde ich Dein Angebot einer "Zeichnung" gerne annehmen. Es dürfen sich natürlich auch alle anderen austoben...

Gruß
Henrik

[ChrisBe]

Zuerst einmal ein frohes Neues Jahr für für euch, liebe Brauergemeinde, Ich hoffe ihr hatte alle einen guten Rutsch

Ich bin jetzt mal dazu gekommen, einen kleinen Schltplan zu malen:

Der Transisitortyp ist unkritisch. Es ist ein NPN-Typ erforderlich, der mindestens 100 mA treiben muss. In der vorgeschlagenen Dimensionierung muss die Stromverstärkung >50 sein, ansonsten den Basiswiderstand einfach verkleinern.

Grüße Christian

[BierAG]

Hallo Christian,

vielen Dank für Deinen Schaltplan. Ich denke, dass ich damit klar komme.
Eine Frage habe ich noch: der Transistor wird je nach Schalterstellung mit 3,3 V vom GPIO bzw. mit den 5V vom Netzteil betrieben. Ist der Transistor so tolerant?

Gruß Henrik

[ChrisBe]

Hallo Christian,

vielen Dank für Deinen Schaltplan. Ich denke, dass ich damit klar komme.
Eine Frage habe ich noch: der Transistor wird je nach Schalterstellung mit 3,3 V vom GPIO bzw. mit den 5V vom Netzteil betrieben. Ist der Transistor so tolerant?

Gruß Henrik

Hallo Henrik,

stimmt, die GPIOs liefern ja 3,3V. Ist aber kein Poblem. Im Zweifel den Vorwiederstand noch etwas reduzieren. Wenn du erreichen willst, das bei Dauer-Ein kein erhöhter Basisstriom fließ, kannst du dir entweder 3,3 V vom Arduino holen oder einen kleinen Vorwiderstand (Ca. 2/3 des Basiswiderstandes) vor die 5V hängen, um die 1,7V Differenz zwischen den 3,3 und den 5V abfallen zu lassen.

Grüße Christian

[BierAG]

Hallo Christian,

ich werde anstatt der 5 V einfach die 3,3 V nehmen. Der RasPi stellt ja beide Spannungen zur Verfügung. Hattest Du die 2,7 k Ohm für 3,3 oder 5 V gerechnet?

Gruß
Henrik

[ChrisBe]

Hallo Christian,

ich werde anstatt der 5 V einfach die 3,3 V nehmen. Der RasPi stellt ja beide Spannungen zur Verfügung. Hattest Du die 2,7 k Ohm für 3,3 oder 5 V gerechnet?

Gruß
Henrik

Der Widerstand bestimmt sich aus dem Strombedarf an der Basis. Bei einer angenommenen Basis-Emitter Spannung UBE von 0,6V bleiben 2,7V für den Widerstand übrig. Nach Ohmschen Gesetz ist der Strom I=U/R, also ca. 1mA (2,7V / 2,7 kOhm). Wenn du 100mA Collector-Emitterstrom für die 3 SSRs brauchst muss die Stromverstärkung des Transistors >100 sein, besser >150 damit du Reserve hast. Moderne Kleinleistungstransistoren sollten eine Stromverstärkung von >50 immer hin bekommen. Geh dann mit dem Widerstand runter auf 1 kOhm, dann hast du auf jeden Fall kein Problem. Der Basisstrom von 2,7mA sollte auf jeden Fall reichen. Da der Transistor statisch betrieben wird (an/aus mit seeeehr kleiner Frequenz) spielt Geschwindigkeit keine Rolle, sicheres Durchschalten ist da wichtiger.

Grüße Christian

[BierAG]

OK, ich werde es mit 1 kOhm versuchen und berichten. Vielen Dank nochmal.

Gruß
Henrik