Combineren van een gedeelde schakelaar met 48V en een RPI

[Mayco]

Ik ben bezig met home automation en heb ook een centrale sturing met teleruptors. Het doel is om met één schakelaar (met 4 knoppen) zowel een teleruptor te bedienen als een RPI.

Schema:

Excuses voor het zelfgemaakte schema, beschikbare online tools hadden een te grote leercurve om mooie schema's op te tekenen.

Uitleg:
Aan de linkerkant heb ik een een DC transformator met de (vereenvoudigde) weergave van een teleruptor (Eltako). In principe is dit een relay die schakelt tussen OPEN en CLOSE met een puls. Schakelaar 1 en 2 zijn verbonden met deze teleruptor, en die schakelt een relay met 220V om twee individuele lampen te laten branden.

In het midden is een schakelaar met 4 knoppen, en één gedeelde input. Bij het drukken op een knop wordt IN met 1, 2, 3 of 4 verbonden.

Aan de rechterkant staat een Rasperry Pi waarbij ik de GND verbind met de IN van die schakelaar, en die 3 en 4 met GPIO pinnen. Bij het drukken op knop 3 of 4 kan ik dit uitlezen op de RPI.

Edit: De RPI is op dezelfde 220 aangesloten via een simpele USB adapter.

Vraag:
Is dit een geldig schema, of zit er het risico in dat ik 48V in mijn RPI duw?

Indien dit werkt, kan ik dan ook nog een extra GPIO pin op de RPI nemen, en deze bijvoorbeeld ook aan schakelaar 2 koppelen, zodat een druk op schakelaar 2 zowel op de RPI kan uitgelezen worden, als een schakeling op de teleruptor doet?

Doel:
Ik wil met één schakelaar zowel pulsen sturen naar een teleruptor, als naar een RPI, waarbij de groepen samen komen op de schakelaar, en dus niet elektrisch gescheiden zijn.

Extra is om een "alles uit" schakelaar te hebben die via een aansluiting op de teleruptor alle relays OPEN zet (en dus alle lichten uit doet), maar dat ik dat ook op de RPI kan uitlezen om via het netwerk andere apparaten uit te schakelen (tv, muziek, computer, ...).

[itcouldbeanyone]

je omschrijving is erg onduidelijk.
maar als je direct 48V op je pi doet dan is het gauw afgelopen.

als jij wilt detecteren of je die schakelaar indrukt met je PI, en tegelijkertijd 48V schakelt dat kan.
maar daar heb je voor je PI wat extra veiligheden voor nodig.

in de automotive industrie en eigenlijk in elk ander prof situatie wordt dit op 2 manieren opgelost.
1 een optocoupler of andere galvanische scheiding, (niet altijd gewenst door levensduur enz)
2 een weerstand en een zener diode, dit zou in jouw geval ook werken.
zou jij vanaf de - van je pi naar je GPIO pin een 3.3V zener diode plaatsen.
en dan vanaf die pin met een 33Kohm ~ 100Kohm 0.25W standaard weerstand naar de 48 volt kant gaan.
dan kun je dit veilig meten met je PI, soms willen spanningen nog wel eens zweven, dus dan kun je eventueel nog een 100Kohm pull down plaatsen

edit: ik zie dat je hetzelfde handschrift als mij hebt, wie heeft het van wie afgekeken ?

[ Voor 5% gewijzigd door itcouldbeanyone op 17-08-2016 00:28 ]

[Mayco]

Sorry voor de moeilijke omschrijving. Ik denk dat het schema op zich wel duidelijk zou moeten zijn. Basicly wil ik één schakelaar gebruiken voor twee kringen.

Probleem is dus dat ik de kringen niet kan scheiden, omdat ze net door één schakelaar gaan.

Maar in principe gaat die 48V dus niet langs mijn PI, omdat stroom toch altijd naar "zijn eigen ground" loopt, of zie ik dit fout?

Ook heeft de RPI heeft toch een ingebouwde pull down, dus die pull down weerstand moet toch niet? Het werkt nu allesinds prima zonder die twee kringen.

[Brahiewahiewa]

Mayco schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 00:34:
...die 48V dus niet langs mijn PI, omdat stroom toch altijd naar "zijn eigen ground" loopt, of zie ik dit fout?

Ja, dat zie je fout. Stroom loopt naar de dichtstbijzijnde ground en als-ie daarvoor een rpi moet frituren dan doet-ie dat.

... Het werkt nu allesinds prima zonder die twee kringen.

mazzelaar

[Merion]

Mayco schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 00:34:

Maar in principe gaat die 48V dus niet langs mijn PI, omdat stroom toch altijd naar "zijn eigen ground" loopt, of zie ik dit fout?

Dat klopt. Als de spanning van de RPI galvanisch gescheiden is van die 48V DC voeding in jouw plaatje is dit geen enkel probleem. Dit is wel een verwarrende toestand, dus oppassen als je ooit een uitbreiding doet waarbij de - pool van die voeding op een of andere manier met die RPI verbinding maakt. Ook vergemakkelijkt jouw manier van bedraden de overdracht van "common mode" stoorsignalen.

Betere oplossing is dat je hiervoor optocouplers gebruikt.

Mayco schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 00:34:
Ook heeft de RPI heeft toch een ingebouwde pull down, dus die pull down weerstand moet toch niet?

Volgens de handleiding hebben sommige ingangen een pull-up, terwijl andere zweven. Jij schakelt naar de GND en hebt dus een pull-up (10kOhm bv) nodig als je een zwevende ingang gebruikt. (Spanning uit header uiteraard!!!!)

EDIT. Als jouw tekening een exacte voorstelling is van de GPIO header, zit die schakelaar op GP2,3 en dat zijn nu net de ingangen met een pull-up.

[ Voor 29% gewijzigd door Merion op 17-08-2016 07:07 ]

[Mayco]

Ik lijk dan best voor optocouplers te gaan. Is dit schema dan hoe dit dient te gebeuren?

https://circuits.io/circu...nput-to-raspberry-pi-gpio

Mijn 48V is blijkbaar ook 24V...

[SuperKris]

Ik heb het verhaal even gelezen en en de tekening bekeken, maar ik snap echt amper wat je probeert te bereiken. Het lijkt er op dat je iets heel ingewikkelds hebt bedacht om iets eenvoudigs op te lossen. Aan de andere kant, ik begrijp de gewenste werking niet, dus misschien zit ik daar helemaal naast.

Wel kan ik je helpen met hoe je de 48v IO op de raspberry aansluit. Hier zijn natuurlijk heel veel methodes voor. Ik vind 48V trouwens wel erg hoog, maar misschien is dat gangbaar voor een teleruptor (daar hoor in nu trouwens voor het eest van)

48V input:
- Gebruik een 48v relais zijn die de GPIO van de Rpi naar de GND van de Rpi kortsluit.
- Bij gebrek aan een 48V relais kan je gebruik maken van een relais module. Die werken wel op 5V. je kan een simpele spanningsdeler op de ingang zetten. Het voeden van de module zou je vanuit de 5V op de pi kunnen doen.
- Volgens mij moet een simpele spanningsdeler icm een zener diode van 3V3 ook nog wel werken, al kan ik mij voorstellen dat je hiermee je pi sneller zou kunnen beschadigen mocht er iets mis gaan
- Je zou ook met een spanningsdeler een FET kunnen schakelen die op zijn beurt weer een externe pull-up of pulldown kortsluit die aan de GPIO vast zit.

Die octocoupler oplossing lijkt mij trouwens ook best netjes.

48V output is heel simpel. Pak de eerder genoemde relais module of een FET module

[Merion]

Mayco schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 08:44:
Ik lijk dan best voor optocouplers te gaan. Is dit schema dan hoe dit dient te gebeuren?

https://circuits.io/circu...input-to-raspberry-pi-gpi

Klopt.
- Hou er rekening mee dat de logica in die link omgekeerd werkt. Jouw schema schakelt naar GND, SW dus aanpassen. Je kan uiteraard ook het schema hertekenen zodat die optocoupler naar GND schakelt.
- 24 of 48V? Serieweerstand aanpassen indien nodig
- Bekende fabrikanten van DIN-klemmen zoals Wago en Phoenix hebben wat jij wil kant en klaar in DIn-rail form factor. Misschien makkelijker voor een huisinstallatie. Wel duurder uiteraard.

SuperKris schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 11:29:Het lijkt er op dat je iets heel ingewikkelds hebt bedacht om iets eenvoudigs op te lossen. Aan de andere kant,

Net niet. Efficienter dan werkwijze van TS gaat nauwelijks. Enige nadeel is het ontbreken van een galvanische scheiding tussen de twee delen.

[ Voor 20% gewijzigd door Merion op 17-08-2016 14:48 ]

[Mayco]

Dank voor alle reacties, en excuses voor mijn onduidelijk schema/uitleg.

Het doel van mijn schema is om met één drukknop, zowel een teleruptor te schakelen waar 24V door loopt, als een GPIO-pin hoog of laag te brengen op een raspberry pi.

Als ik alles wat nalees ga ik dus door de schakelaar gewoon de 24V laten lopen (en niet de GND van de raspberry), en daarna splitsen waarbij één pad naar de teleruptor gaat, en één pad naar een optocoupler waar ik dan wel een weerstand moet voorzetten om van 24V naar iets te gaan dat werkt voor die optocoupler? De optocoupler fungeert dan als een tweede schakelaar die GND verbind met een GPIO-pin, waarbij er ook nog een pull-up weerstand moet staan (als de GPIO-pin er geen ingebouwde heeft). Dit klopt?

Energieverlies door die weerstand lijkt me niet belangrijk aangezien dit enkel gebeurd als er op de knop geduwd wordt?

Nu voor die optocoupler, zijn er bepaalde types die beter geschikt zijn of niet? Ik vind bijvoorbeeld 4N25, 4N35, 4N36 en 4N37...

[Tripple20]

Is het niet simpeler om met de rpi de knoppen uit te lezen en vervolgens met een relais de lampen aan of uit te zetten? Of dat het relais van de rpi de teleruptor schakelt?

Dus de knoppen als ingangen op de pi.
En een relais als uitgang en daarmee dus iets schakelen.

[Mayco]

Tripple20 schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 22:44:
Is het niet simpeler om met de rpi de knoppen uit te lezen en vervolgens met een relais de lampen aan of uit te zetten? Of dat het relais van de rpi de teleruptor schakelt?

Dus de knoppen als ingangen op de pi.
En een relais als uitgang en daarmee dus iets schakelen.

Is zeker simpeler, en dan heb ik die teleruptors niet nodig, echter wil ik een systeem dat kan draaien zonder software, en waarbij de RPI extra features toevoegt. Ik wil niet voorhebben dat ik mijn lichten niet aankrijg omdat mijn PI gecrasht is

[Merion]

Mayco schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 22:16:

Als ik alles wat nalees ga ik dus door de schakelaar gewoon de 24V laten lopen (en niet de GND van de raspberry), en daarna splitsen waarbij één pad naar de teleruptor gaat, en één pad naar een optocoupler waar ik dan wel een weerstand moet voorzetten om van 24V naar iets te gaan dat werkt voor die optocoupler? De optocoupler fungeert dan als een tweede schakelaar die GND verbind met een GPIO-pin, waarbij er ook nog een pull-up weerstand moet staan (als de GPIO-pin er geen ingebouwde heeft). Dit klopt?

Klopt, behalve dan dat er geen enkele verbinding meer bestaat tussen de RPI en het linkse teleruptor gedeelte, niet enkel GND ook de 3,3V of 5V niet meer. Teken misschien eerst een schema.

Mayco schreef op woensdag 17 augustus 2016 @ 22:16:
Energieverlies door die weerstand lijkt me niet belangrijk aangezien dit enkel gebeurd als er op de knop geduwd wordt?

Energieverlies is verwaarloosbaar hier. Hou er wel rekening mee dat domotica als geheel praktisch altijd meer energie verbruikt als een conventionele installatie met schakelaars. Comfort kost nu eenmaal geld.

Misschien nog geen tip. Bouw die domotica zo dat je dit RPI-gedeelte makkelijk kan verwijderen. Je weet maar nooit. Een woning met professionele domotica (Loxone, Niko, KNX,...) is al moeilijker aan de man te brengen, DHZ-domotica krijg je aan de straatstenen niet kwijt.