Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Raspberry Pi und Transistor


von Michael G. (Firma: ---) (michael11)


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Hallo zusammen,

das ist mein erster Beitrag hier im Forum, obwohl ich schon seit langer 
Zeit als aufmerksamer Leser dabei bin :-)

Ich möchte folgendes Projekt verwirklichen oder besser gesagt umbauen: 
Ich steuere z.Zt. die Weichen meiner Modelleisenbahn mit einem Raspberry 
Pi. Dazu verwende ich die GPIO-Pins (3.3V), welche Relais vom Typ 
Y14H-1C-3DS (3V Spule) ansteuern. Diese wiederum schalten den 
Lastkreislauf (Weiche an Spannungsversorgung 16VAC). Es gibt zwei dieser 
Lastkreisläufe pro Weiche (einen für jede Richtung) mit gemeinsamer 
Masse. Also kommen 2 GPIO-Pins und 2 Relais pro Weiche zum Einsatz.

Nun möchte ich die Relais durch Transistoren ersetzen. D.h. die 
GPIO-Pins sollen an das Gate angeschlossen werden, und die 
Kollektor-Emitter-Strecke an die Spannungsversorgung (16VAC). Ich bin 
mir aber nicht sicher wie die Schaltung genau aussehen muss, z.B. Masse 
für Emitter ist GND vom RPi denke ich mal. Aber wie muss ich die 
Anschlüsse der Spannungsversorgung (16VAC) schalten? Und welchen 
Transistor(en) kann ich verwenden? Wie muss ich den Vorwiderstand am 
Gate wählen?
Mit kommt es dabei auf eine einfach zu verstehende, mit wenigen, 
einfachen Bauteilen aufgebaute Schaltung an. Schließlich benoetige ich 
diese Schaltung dann pro Weiche zweimal. Auf Relais möchte ich wenn 
möglich verzichten.

Folgende Transistoren habe ich z.Zt. bei mir rumliegen:
NPN: 2SC1815Y, 2SC1815GR, BC547B
PNP: 2SA1015
N-MOSFET: FQPF3N90 ???

Es wäre mir sehr hilfreich wenn ihr euch einfach ausdrückt, evtl. mit 
einfacher Skizze :-) da ich auf diesem Gebiet gerade erst anfange mich 
einzuarbeiten. Deswegen tue ich mich auch schwer aehnliche Beitraege 
fuer meinen fall umzusetzen. Mein Ziel ist dann eher die 
SW-Programmierung um die Pins der GPIO fehlerfrei anzusteuern und deren 
Funktion zu verknüpfen. Aber ich würde halt gerne zuerst die Schaltung 
verwirklichen so dass ich sie auch verstehe.

Vielen Danke für jede produktive Antwort!

Michael

von jjflash (Gast)


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16V AC bedeutet: WECHSELSPANNUNG !!!!

Das geht soooo einfach nicht (weder mit Bi- noch mit 
Unipolartransistor). Die Norm das zu schalten hierfür sind Triacs !

Die Störungen die du hier einfangen kannst sind auch nicht ohne, hier 
"sollten" die Ausgänge  des RbPI auf Optokoppler gehen, deren Ausgänge 
die Triacs zünden. Der RbPI sollte hierfür dann eine Stromversorgung 
haben, die gänzlich von der der Weichen unabhängig ist .

Gruß

Ralph

von Edi R. (edi_r)


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Vielleicht sind PhotoMOS-"Relais" geeignet, die gibt es auch bipolar ( = 
für AC geeignet).

https://www.google.de/#q=photomos

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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jjflash schrieb:
> 16V AC bedeutet: WECHSELSPANNUNG !!!!

Multiple exclamation marks are a sure sign of a diseased mind.

> Das geht soooo einfach nicht (weder mit Bi- noch mit
> Unipolartransistor).

Ach was. Der Brückengleichrichter ist erfunden.

> Die Norm das zu schalten hierfür sind Triacs !

Wo ist diese Norm nachzulesen?


An den OP: Nimm Optokoppler dazu. Das erspart Dir im Fehlerfall das 
Sterben der RasPi-Ausgänge.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael Gast schrieb:

> Ich steuere z.Zt. die Weichen meiner Modelleisenbahn mit einem Raspberry
> Pi. Nun möchte ich die Relais durch Transistoren ersetzen.

Warum? Relais sind in einer solchen Anwendung wesentlich einfacher
und zuverlässiger. Ausserdem ist das Schalten von Wechselströmen
mit Transistoren kompliziert und ergibt einen grossen (Verlust-)
Spannungsabfall am Schaltelement.

> Mit kommt es dabei auf eine einfach zu verstehende, mit wenigen,
> einfachen Bauteilen aufgebaute Schaltung an. Schließlich benoetige ich
> diese Schaltung dann pro Weiche zweimal.

Das ist die Relaisschaltung, wenn Deine Ausgänge den Strom für
Deine Relais treiben können.

> Deswegen tue ich mich auch schwer aehnliche Beitraege
> fuer meinen fall umzusetzen.

Hast Du denn irgendwo überhaupt einen Beitrag gefunden, wo Weichen
mit Wechselstrom mit Transistoren geschaltet werden?
Gruss
Harald

von Michael G. (Firma: ---) (michael11)


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Ok, danke für eure Kommentare! Damit das nicht zu kompliziert wird, habe 
ich mir überlegt die Weichen evtl. mit Gleichspannung zu versorgen. Ich 
hab’s mal probiert und die lassen sich mit ca. 6.5VDC schalten. Ich 
würde dann entweder die Spannung vom Trafo gleichrichten oder von einer 
anderen (DC-) Spannungsquelle bereitstellen.
Jetzt komme ich wieder auf die Fragen vom Anfang zurück, bzgl. 
Transistorschaltung, Vorwiderstand usw.

Danke, Michael

von tictactoe (Gast)


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Guckst du hier (englisch):

http://elinux.org/RPi_GPIO_Interface_Circuits

Achtung: Deine Weiche wird sicherlich mit einem Elektromagneten 
geschaltet. Daher ist die Freilaufdiode lebenswichtig, siehe "Driving a 
relay" (du schaltest zwar nicht ein Relais, aber trotzdem eine induktive 
Last).

von Harald W. (wilhelms)


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Michael Gast schrieb:

> Ok, danke für eure Kommentare! Damit das nicht zu kompliziert wird, habe
> ich mir überlegt die Weichen evtl. mit Gleichspannung zu versorgen.

Es läuft ja z.Z. ein weiterer Weichenthread. Dort hiess es, Gleich-
strombetrieg würde zu Aufmagnetisierung führen.
Gruss
Harald

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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Michael Gast schrieb:

> ich mir überlegt die Weichen evtl. mit Gleichspannung zu versorgen. Ich
> hab’s mal probiert und die lassen sich mit ca. 6.5VDC schalten.

Du schreibst ja nicht welche Marke Du einsetzt, aber bei 6,5V habe ich 
so meine Zweifel. Das geht vielleicht mal auf dem Labortisch.

Ich schalte auch mit Gleichstrom, aber mit 15V. Und das ist teilweise 
schon knapp im Alltagsbetrieb mit Temperaturschwankungen, Schmutz und 
Staub.

Micha

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