Hoe veel (=24) output kanalen te besturen met de RPI 3b+ ?

[T-men]

Mijn doel is een DIY 'Water printer" te maken. (Dit is mijn inspiratie)
Het idee is/was om hier de GPIO-pinnen van de Raspberry Pi voor te gebruiken tezamen met 3 (in totaal dus 24 kanalen)
Die relais moeten uiteindelijk 24 druppelaaars (12 volt) besturen.

In theorie leek dat prima te werken, maar in de praktijk heeft de RPI te weinig power om de 24 optocouplers van vermogen te voorzien. Een gevolg is een voltagedrop en het vastlopen van de RPI.
Met 12 van de 24 kanalen tegelijk 'aan' gaat het nog, maar bij meer wordt het zaakje instabiel.

Ik heb het nog met een aparte voeding op de IO-boards geprobeerd, maar dat heeft niet het gewenste effect gehad.

De vraag is: hoe bestuur ik met de RPI 24 druppelaars, zonder daarbij teveel vermogen te vragen van de RPI ?

Zijn daar b.v. speciale GPIO-modules voor ? Of kan ik het GPIO signaal boosten (ik heb ergens wat gelezen over het gebruik van FET-transistoren, maar ik heb geen idee welke ik daarvoor kan gebruiken (heeft iemand wellicht een elektrisch schema ?)
Of zit ik met mijn relais op een verkeerd spoor en zijn er veel betere oplossingen ?

Alvast hartelijk bedankt voor het meedenken !

[CurlyMo]

Door je RPi te voeden via de GPIO rails i.p.v. via de standaard micro-usb aansluiting. Enige waar je rekening mee moet houden is dat je RPi gevoed via de GPIO geen beveiliging heeft waar die beveiliging er via de micro-usb kant wel is.

Dezelfde voeding waarmee je je RPi voedt kan je aftakken om de relais te voeden.

[Anoniem: 590973]

T-men schreef op maandag 10 mei 2021 @ 16:05:
Ik heb het nog met een aparte voeding op de IO-boards geprobeerd, maar dat heeft niet het gewenste effect gehad.

De ground ook met elkaar verbonden? Van de PI en de aparte voeding?

[3xhaas]

Een optocoupler icm een relais is een beetje overkill. Beide elementen zorgen voor een galvanische scheiding.
Een FET is een prima oplossing op met een klein stuursignaal ofwel een opto-coupler of een relais aan te sturen. Indien je direct een relais gaat aansturen rekening houden met de vrijloopdiode over de relaisspoel.

[SuperKris]

Je kan er ook voor kiezen om met een IO expander te werken via SPI of i2C.

YouTube: YouTube

Naast losse chips zijn er op aliexpress e.d. ook wel kan ten klare boardjes te krijgen.

Afhankelijk van het exacte doel kan je ook een externe microcontroller toepassen. Bijvoorbeeld een arduino die je via serial over USB aanstuurd.

Als je nog verder wil gaan kan je ook zoiets als MySensors gebruiken om draadloze communicatie tussen je controller (rpi) en je relais boards. Dit gaat misschien wat ver, maar afhankelijk van de toepassing ben ik er zelf wel fan van om controller te scheiden van de te schakelen hardware. Zo kan je makkelijker van controller wisselen.

Indien je het simpeler wil houden en echt de IO van je Rpi wil gebruiken moet je iets hebben met een hoge ingang impedantie waarvan de uitgang een redelijke stroom kan bieden. Je kan zelf iets met FETs doen, maar er bestaan ook driver IC's. Een meer kant-en-klare oplossing zou een zogenaamde level logic converter kunnen zijn.

Maar ga eerst eens meten hoeveel stroom er daadwerkelijk wordt getrokken per ingang van jouw relais module

[Tom-Z]

Is het daadwerkelijk de stroom die nodig is voor de optocouplers die het probleem is, of misschien de stroom voor de relaisspoelen en/of transistors?

Als je extra componenten nodig gaat hebben om het relaisbord aan te sturen kun je volgens mij beter het relaisbord in de prullenbak doen en vanaf 0 een aansturing voor de druppelaars bouwen. Want een aparte aansturing voor het relaisbord maken (met level shifters of FETs of wat dan ook) is net zo ingewikkeld als gewoon een aansturing van de druppelaars maken zonder tussenkomst van dat relaisbord. Je hebt nu al een GPIO die een optocoupler aanstuurt die een transistor aanstuurt die weer het relais aanstuurt. Daar nog een tussenstap aan toevoegen is gekkenwerk.

Wat is de specificatie van de druppelaars eigenlijk? 12V en hoeveel (m)A?

De meest eenvoudige oplossing is een MOSFET die direct de druppelaar aanstuurt vanaf een uitgang van de Pi, samen met een flyback diode. Voordeel is dat dit letterlijk 0 stroom gebruikt van de Pi.

Een andere mogelijkheid is shift registers gebruiken, zo kun je met 2 of 3 GPIOs een onbeperkt aantal druppelaars aansturen. Dat kan i.c.m. FETs maar er zijn ook "power shift registers" die al ingebouwde FETs hebben. Als je perse galvanische scheiding wilt hebben dan kan je de datalijnen van het shift register met optocouplers uitvoeren; zo heb je maar 2 of 3 optocouplers nodig.

[CurlyMo]

De Raspberry Pi 3b+ heeft 26 GPIO, daarmee kan je dus prima 24 kanalen aansturen. Alle tips wat betreft shift-registers zijn natuurlijk heel waardevol, maar niet als het probleem de stroomtoevoer is

[jeroen3]

Je kunt denk ik de solenoids direct besturen met een ITS 711 L1 of iets wat daar op lijkt. Afhankelijk van je solenoids.
https://www.reichelt.nl/n....html?&trstct=pos_1&nbc=1

[T-men]

Even wat antwoorden:
@CurlyMo Thanks ! Je hebt me 'echt geholpen met een simpele, maar effectieve oplossing !

@Anoniem: 590973 Kneddah

De ground ook met elkaar verbonden? Van de PI en de aparte voeding?

Yep. Het is een probleem van meer stroom nodig dan de RPI kon leveren.

@3xhaas

Een optocoupler icm een relais is een beetje overkill.

Qua gavanische scheiding heb je gelijk. De beide delen van het circuit kunnen ook apart gevoed worden. Toch heeft de fabrikant van de boardjes het nodig gevonden. Ik vermoed omdat met de relais b.v. ook 230V geschakeld kan worden. Daar worden optocouplers normaal niet zo blij van

@Tom-Z
Ja, aan een rechtstreekse besturing heb ik ook zitten denken. Echter kom ik daarvoor kennis tekort en losse elektronische componenten zijn wat lastig te krijgen. Ik heb gezocht naar wat complete schema's maar niet echt wat concreets en zinvols gevonden. Ik ben daarom met die relaisboards voor een totaaloplossing gegaan met die board. Door die relais ertussen ben ik ook zeker van een potentiaal vrije schakelaar.

@SuperKris @jeroen3
Thanks. Dat zijn goede alternatieve suggesties.

@Anoniem: 142939
Nogmaals dank voor het meedenken !

[SA007]

Die bordjes met optocouplers heb ik nooit gesnapt, je hebt veel meer stroom nodig om die aan te sturen dan echt nodig.

Eigenlijk moet je een bordje hebben met uln2803's of gewone transistors, die hebben 20-100x zo weinig stroom nodig om het relais te schakelen.

Als je toch met dergelijke bordjes wil werken zal er iets tussen moeten, dan denk ik bijv aan:
- Weer een rij losse transistors of een uln2803 (wat effectief 8 transistors in een chip is).
- Een io expander die wel de stroom kan leveren (eigenlijk allemaal wel)