Prekidac - Optokapler, tranzistor ili relej?

[Swerz]

Nakon što sam odustao od PIC mikrokontrolera, poceo sam se igrati sa Raspberryem ali me i dalje iste (elementarne) stvari muce pa sam u potrazi za nekim idiot-proof shemama prekidaca kako bi sa raspberryjem mogao paliti/gasiti ledice, ventilatore i slicne male potrosace, odnosno citati inpute sa pinova raspberrya.

Za pocetak da naglasim da Raspberry radi na 3.3VDC dok sve cime on upravlja je na 5VDC, odnosno 12VDC. Radi mirne duse, zelio bih raspberry drzati "odvojen" tako da ga ne spalim kada i ako nesto podje po zlu.
Više/manje sam uspjesno koristio optokaplere, tranzistore i releje ali i dalje se to ne ponaša kako bi ja htio da se ponaša pa bih zamolio nekog da mi pojasni što, kako i zašto trebam spojiti.

Planiram istovremeno koristiti cak i do desetak pin-ova pa treba paziti na sljedece: Svaki pin nebi smio vuci više od 16mA, a ukupno, nebi smio vuci više od 50 mA (kad pozbrojim sve pinove).

Preferiram optokaplere (cine mi se sigurnim kad baratam sa dva razlicita napona).

1) Kako upaliti trosilo od 3.3V, 5V, odnosno 12V? Recimo da trose <1A (iako ce u praksi biti puuuuuno manje)
2) Kako na input pinu raspberrya primiti signal da je neko trosilo (3.3V, 5V, odnosno 12V) upaljeno/ugaseno?

[Black]

MOSFET?

[LIAM]

Na netu imas puuuunoooo gotovih primjera a sto se hadvera tice odi na stranice od unipi i tvoj problem je rijesen. Ali .... bez teorije o osnovama igranje je tesko, treba se puno igrati. Sretno

[bob4]

1. Optokapler, pa tranzistor ili ULN
2. Optokapler sa pravilno odabranim ulaznim i izlaznim otporom

[Swerz]

Za pocetak, hvala svima na odgovorima i sugestijama.

MOSFET?

OK, nasao stivo za citanje pa da usustavim gradivo.
http://blog.oscarliang.net/how-to-use-m ... -tutorial/

MOSFET funkcionira slicno kao i obican BJT tranzistor a oznake umjesto Base, collector i emitter su redom Gate, Drain i Source. Pretpostavimo da koristim IRF630. datasheet
Jel ovo shema koja meni treba?

U mom slucaju:

• V_in = 3.3V
  V_dd = 5V
  R_in = ??
  R_gs = ??

Pitanje 1.
Kako racunam vrijednost otpornika R_in? Mogu li koristiti kalkulator za ledice?

• Iz datasheeta procitam da trebam barem 2V. Znaci ako je V_in= 3.3, forward voltage je 1.3V a za forward current unesem 2mA (jer zelim da mi sa raspberry-a vuce samo 2mA).
  Dakle, R_in = 1k ohm. Odnosno mogu i manji jer po datasheetu trebam napon izmedju 2V i 4V

Pitanje 2.
Što je R_gs?
Jel to pull down otpornik? Kako racunam vrijednost za njega?

Na netu imas puuuunoooo gotovih primjera a sto se hadvera tice odi na stranice od unipi i tvoj problem je rijesen. Ali .... bez teorije o osnovama igranje je tesko, treba se puno igrati. Sretno

Slazem se da ima i vise nego dovoljno gotovih primjera. Al đžabe to meni kad nemam znanja za razaznati koje mogu iskorititi za ono sto meni treba. Koristio sam gotove primjere za spajanje svega sto sam naveo ovdje u naslovu al i dalje nesto ne valja. Nasao gotovu shemu kako pomocu PIC-a i tranzistora paliti/gasiti ledicu, spojio i sve radi. ALI, kada rukom predjem iznad tranzistora (ne diram ga) ledica se upali. Zbog ovog sam prije godinu dana odustao od svega i od tad su mi se tranzistori zamjerili .

Unipi je definitivno to sto meni treba ali je preskup. Barem u ovoj trenutnoj fazi. Raspberry kosta €40 a unipi €160. Puno preskupo.

1. Optokapler, pa tranzistor ili ULN
2. Optokapler sa pravilno odabranim ulaznim i izlaznim otporom

Spojio sam optokapler pa relej i to funkcionira kako zelim. Al se nekak nadam da se moze to izvesti sa manje djelova.
Druga opcija mi se nekak ne svidja jer trenutno ne znam pravilno odabirati otpore.

Tražim neku shemu sa kojom nemam puno razmisljanja. Želim poslati signal (npr 3V, 2mA) na NEŠTO i da to NEŠTO može upaliti trosilo A(3V, 10mA) ili trosilo B(5V, 100mA) ili trosilo C(12V, 1A).
Cini mi se da je MOSFET as a switch ono sto mi odgovara.

[satsat]

[trax]

Sto se tice tvojih pitanja:

Pitanje 1: Sto se tice Rin otpornika, tu se ne trebas previse zamarati. Kroz Gate MOSFET-a teoretski ne tece nikakva struja pa tu mozes staviti otpornik i od 100ohm.

Pitanje 2: Rgs je otpornik izmedju G i S i to ti je pull-down otpornik. On ubrzava "zatvaranje" tranzistora ili ga osigurava ako recimo totalno otpojis signal sa GATE-a (otkopcas raspberry pi). Da njega nema i da otkopcas raspberry, desavalo bi se da se relej nasumice ukljucuje/iskljucuje (bas kao sto ti se desavalo ranije kada si rukom prelazio preko otpornika pa se relej ukljucivao sam od sebe). Taj otpornik se obicno stavi da bude malo vece vrijednosti. Za tvoje potrebe slobodno stavi otpornik od 10k.

Da, MOSFET as switch je ono sto ti treba. Jedina mana ne korištenja opto-couplera je ta da ukoliko budes napajao recimo > 3.3V (veci napon od onog na raspberry pi) i ukoliko ti tranzistor "probije" mozes spaliti raspberry pi. Opto-coupler ti elektricki odvoji ta dva napona. Ali ako sve bude kako treba, neces imati problema sa probijanjem

[Swerz]

Hvala na shemi. Istu tu sam vec koristio i pokazala mi se dobrom. Jedino sam imao 10k pull-down na bazi tranzistora. Prema sjecanju, vuce mi oko 10mA a to mi je previse ako istu stvar mislim ponoviti na desetak pinova. Raspberry bi mi mogao pregoriti.

Pitanje 1: Sto se tice Rin otpornika, tu se ne trebas previse zamarati. Kroz Gate MOSFET-a teoretski ne tece nikakva struja pa tu mozes staviti otpornik i od 100ohm.

Znacili to da ce i kroz GPIO pin raspberryja teci struja zanemarive jakosti? <=2mA mi je prihvatljivo?

Pitanje 2: Rgs je otpornik izmedju G i S i to ti je pull-down otpornik. On ubrzava "zatvaranje" tranzistora ili ga osigurava ako recimo totalno otpojis signal sa GATE-a (otkopcas raspberry pi). Da njega nema i da otkopcas raspberry, desavalo bi se da se relej nasumice ukljucuje/iskljucuje (bas kao sto ti se desavalo ranije kada si rukom prelazio preko otpornika pa se relej ukljucivao sam od sebe). Taj otpornik se obicno stavi da bude malo vece vrijednosti. Za tvoje potrebe slobodno stavi otpornik od 10k.

Kuzim. Hvala! Mislim da raspberry ima neke interne pull-up i pull-down otpornike na pojedinim nozicama pa cu se i sa time igrati.

Da, MOSFET as switch je ono sto ti treba. Jedina mana ne korištenja opto-couplera je ta da ukoliko budes napajao recimo > 3.3V (veci napon od onog na raspberry pi) i ukoliko ti tranzistor "probije" mozes spaliti raspberry pi. Opto-coupler ti elektricki odvoji ta dva napona. Ali ako sve bude kako treba, neces imati problema sa probijanjem

99% cu imati razlicite napone i prvenstveno iz tog razloga sam krenuo proucavati optokaplere. Rasberry mi je jedni na 3.3V a sve ostalo na 5V, 12V (na proljece kad pocnem implementirati u auto) i kroz godinu dana na 220V (tek kad me sve bude savrseno jasno, a i tad cu koristiti gotove sklopove).

Koliko mi ima smisla imati raspberry => optokapler => MOSFET?
Znaci shema slicna onoj koju je satsat stavio, ali umjesto tranzistora koji upravlja relejom ja imam optokapler koji upravlja MOSFET-om?

[trax]

Znacili to da ce i kroz GPIO pin raspberryja teci struja zanemarive jakosti? <=2mA mi je prihvatljivo?

Da! Medjutim ako stavis optokapler, tada ce struja da bude veca od "zanemarive", a koliko tacna to mozes preracunati koristecu kalkulator za otpornik kod LE dioda, jer unutar optokaplera na ulazu i jeste LEDica. Medjutim, i te LEDice trose jako malo struje pa neces imati problema sa potrosnjom.

Mislim da raspberry ima neke interne pull-up i pull-down otpornike na pojedinim nozicama pa cu se i sa time igrati.

Da, ali on te pull-ups i pull-downs koristi za svoje potrebe kada je pin proglasen kao ulazni (da se i njemu nebi desilo ono isto kada digitalna linija nije definisana na neki naponski nivo. Ti otpornici se automatski onemogucuju kada se raspbery pin podesi kao OUTPUT.

"raspberry => optocoupler => mosfet => relay" ima smisla, ali optokapleri su u stanju da direktno pokrecu relej. Znaci mozes imati samo:
raspberry => relay, ukoliko tvoj relej trosi manje od Ic struje koja je naznacena u dokumentaciji odabranog optokaplera. Evo ovdje imas raznih spojeva pa i ovaj koji sam spomenuo: http://www.ermicro.com/blog/?p=423 i http://electronicdesign.com/power/circu ... ay-drivers

[LIAM]

Pogledaj na unipi stranici gotov modul. Tvoja je samo masta. Mi radimo parking s istim.

[Black]

Imaš još i opciju da koristiš Darlingtonov spoj. Tad će ti struja bit baš zanemariva

[Maki]

1. Optokapler, pa tranzistor ili ULN
2. Optokapler sa pravilno odabranim ulaznim i izlaznim otporom

Dobra ideja, ali ja bih postavio ULN2003 pa onda optokapler ili relej.
On može odmah drivat releje bez problema, a ulazni napon mu može biti 3.3V te sa pina mikriča vuće cca. maks 1mA.
Evo primjer na stranici 14.
Jedino nisam shvatio jel ovo ograničenje od 50mA zbog mikriča ili zbog samog napajanja sklopa ?

[bob4]

Maki podpisujem.....14 stranica; nisam nikad koristio manje od 5V, pa nisam komentirao tih 3,3V.....Rješenje je tu

[Swerz]

@trax
Kuzim, hvala.
Kupit cu MOSFET pa se malo poigrat s njime.

@liam
UniPi modul mi se svidja jer ima sve sto mi treba i vise. 14 digitalnih ulaza i 8 izlaznih releja i jos neke bedastoce, ali nedam €160 za to. Jel to ta cijena il nesto krivo gledam?
Za digitalne ulaze iskoristim ovo
Za 8 releja iskoristim ovo
Sve skupa ispod €10

@black, Maki, bob4
Onak na prvu mi se svidja taj ULN2003. Prema datasheetu cak ima ima flyback diodu za svaki relej.
Šta gledamo na stranici 14? Typical Application?
Ja kao laik vidim sljedece:
Ako koristim 3.3v kao ulazni napon, onda u paralelu moram spojiti IN1 sa IN2, odnosno OUT1 sa OUT2. U tom slucaju mogu imati max 3 releja po jednom ULN2003.

P.S. ograničenje od 50mA je zbog raspberrya. Iako nije nigdje eksplicitno navedeno, navodno I_max= 16 mA po pojedinom pinu, odnosno ukupno 50mA

[bob4]

Oprosti što sam te uputio na taj link. On je za određenu drugu namjenu.
Vidi kako ja koristim ULN2803. Ulaz na čip je nivo iz 74HC595, a u njega iz atmega8, a izlaz je na 2W LED po kanalu.
http://i.imgur.com/d8pYenP.png

Možeš vidjeti na mom blogu

[Maki]

@black, Maki, bob4
Onak na prvu mi se svidja taj ULN2003. Prema datasheetu cak ima ima flyback diodu za svaki relej.
Šta gledamo na stranici 14? Typical Application?
Ja kao laik vidim sljedece:
Ako koristim 3.3v kao ulazni napon, onda u paralelu moram spojiti IN1 sa IN2, odnosno OUT1 sa OUT2. U tom slucaju mogu imati max 3 releja po jednom ULN2003.

P.S. ograničenje od 50mA je zbog raspberrya. Iako nije nigdje eksplicitno navedeno, navodno I_max= 16 mA po pojedinom pinu, odnosno ukupno 50mA

Datasheet nam govori kako je to tipična primjena ULN2003A.
U ovom slučaju su neki izlazi spojeni paralelno upravo kako bi se pojedini izlaz rasteretio te se omogučilo upravljanje veći potrošaćima. U tvom slučaju ti pojedini izlaz odnosno ulaz možeš spajati na pojednin pin tog mikriča i time možeš imati 7 zasebnih bitova...

[Swerz]

Kako se spaja ULN2003? Koristim IN1, OUT1, COM i GND.

• Na GND ide uzemljenje sa raspberrya
  Na COM ide +5V sa raspberry-a
  Na IN1 ide signal (+3.3V) direkt sa raspberry-a (otpornik ne treba (?) jer prema datasheetu (str. 1) ima 2.7k)
  
  Jednu nozicu releja spojim na COM a drugu na OUT1 i stavim flyback diodu (po mogucnosti ne naopako )

Bonus pitanje za one kojima je dosadno: Kako uz sve to izolirati raspberry? Ubaciti optokapler prije releja? Hocu li i tada biti ispunjeni preduvijet da signalni pin raspberry-a vuce <=2 mA (eventualno moze i 3 mA)?

Jutros oko 3 ujutro sam naletio na jednu shemu koja navodno ispunjava sve moje uvjete (izolirani raspberry, <=2mA). Spojim a ona ne radi. Nakon nekoliko sati prespajanja, mozganja i variranjem otpornika (nemam isti optokapler i tranzistor pa sam isprobavao razne otpornike) sam skuzio da sam pokusavao sa 5V preklopiti 12V relej


Sutra idem kupit odgovarajuci relej da isprobam ovu shemu, te ULN2803A i neki MOSFET koji mi prodavac preporuci tako da mogu isprobati i druge dvije sheme.

Za sve one koje muci isti problem, na sljedecem videu su poprilicno dobro objasnjene neke stvari i tamo sam naletio na ovu gornju shemu.
https://www.youtube.com/watch?v=b6ZagKRnRdM

[bob4]

1. Ovo je OK ; ako je COM plus napajanje ( 12V ili 5V....ovisi o releju)....dioda NE treba, jel već postoji u strukturi ULN

Na GND ide uzemljenje sa raspberrya
Jednu nozicu releja spojim na COM a drugu na OUT1 i stavim flyback diodu (po mogucnosti ne naopako
Na IN1 ide signal (+3.3V) direkt sa raspberry-a (otpornik ne treba (?) jer prema datasheetu (str. 1) ima 2.7k)

2- Ovo NE valja:

Na COM ide +5V sa raspberry-a

COM je vanjsko napajanje; koje koristiš za pogon releja.....Može biti i 24V....

Može jedino, ako je 5V ulaz u Raspberry, a on ima za svoj rad stabilizator od 3,3V ( to trenutno ne vidim )

[Swerz]

Hvala na upozorenju, imao sam to na umu.

Raspberry se napaja sa 5V, 2A i ima dva izlazna napona.
3.3V ("ogranicen" na 50mA) i 5V ("ogranicen" na cca 1A). Preciznije, od 2A koliko dobije sa napajanja dio "potrosi na sebe", odnosno na svu periferiju koja je spojena na njega a sav "visak" daje na 5V output pin.

Ovo "ogranicen" je pod navodnicima jer nema nikakvu fizicku zastitu. Ak povuce previse sa 3.3V, spalit cu pinove, a ako povuce previse sa 5V i imam srece, raspberry ce se samo resetirati.

Svi GPIO pinovi (26 komada) se napajaju sa 3.3V pa iz tog razloga imam nuzan preduvijet da sa pojedinog pina vucem maximalno 2mA - 3mA.

[Black]

Nemaš potreba komplicirati spoji UNL2003 direktno na raspery svaki ulaz ima 2.7K otpornik i maximalna struja koju može povući po ulazu na 3.3 V ti je 1.2mA. I na izlaz samo šikaš releje, poželjno bi bilo da zavojnica releja ima barem 120 ohma tako da se UNL ne grije ako bi na sve izlaze stavljao releje.
Spajaj po ovoj shemi
https://electrosome.com/wp-content/uplo ... LN2003.jpg