Schalten von 230 V AC Lasten mit ESP32

  • Es ist einige Zeit zurück, wo ich diesen Portexpander in einem Prototypen Projekt für einen elektronisch unterstützten Briefkasten benutzte (Mehrfamilienhäuser).


    Die Idee dahinter war, das der Postbote bei der Packetlieferung das Packet in ein freies Fach legt und die Empfängerwohnung via Wohnungsnummer bestimmt und das Fach schliesst. Der oder die Wohnungsbesitzer wurden dann per SMS mit einem OnTime Code über die Lieferung informiert. (Die Tel No wird im System hinterlegt und nur da) Mittels dieses Code konnte dann das Fach geöffnet werden, Packet entnehmen und das Fach ist danach wieder frei für eine neue Lieferung.


    Der MCP23017 war da relativ schnell implementiert, da ich nicht alle Möglichkeiten des Chips ausnutzen musste und lediglich viele Türöffner damit bedienen wollte (Multiplexbetrieb). Viel Aufwändiger war die Implementierung des SMS Teil’s im Gerät, da damit mit unformatierten Meldungen (receiving) gerechnet werden musste.


    Gruss

    Pius

    Schemaausschnitt: IPBOX1.pdf

  • Hallo Nische,

    habe vor einiger Zeit ein paar Lektionen aus dem Buch RaspberryPi von Kofler/Kühnast/Scherbeck durchgearbeitet. Im Anhang die entsprechenden Seiten zum MCP23017. Hoffe das passt so mit den Fotos.


    Gruß Frank.

  • Hoi Frank

    In meiner hirnregion "I2C" hungern dünne synapsen, die sich zugleich einsam fühlen.

    Eben sah ich, das datasheet hat 42 seiten, also nicht ganz einfach zu verstehen.

    Das wär dann schon ein neuer thread nötig.

    Hast du bereits erfahrung mit diesem Portexpander und wo kommt er vorzugsweise zur anwendung?

    Gruss und angenehme woche

    nische wink2.gif

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *



  • Hallo nische


    das lobe ich, Du probierst es gleich aus. Wenn Du Zeit hast, darf man Dir Aufgaben verteilen?;)

    Zitat

    Mit dem Oszi am Relais eine Überspannungsspitze gemessen

    a) mit Schutzdiode 600mV

    b) ohne Schutzdiode 600mV

    Dies scheint mir logisch, da die Ausgänge ja intern mit einer Diode geschützt sind (ich nehme an dass diese Dioden dazu gedacht sind). Demnach muss die Spannung im Bereich 0.6-0.7V bewegen, ausser es sei eine Schottky Diode im Einsatz (tiefere Schwellspannung).


    Das was ich mir bisher auch nicht überlegte ist der Umstand, dass wenn die Diode nicht so nahe wie möglich an der Quelle liegt, sich die Energie auch via Kabel zusätzlich verteilen können, was ja eigentlich logisch ist. Bei so kleinen Leistungen und niedriger Spannung spielt vermutlich die Leitungslänge keine grosse Rolle mehr.


    hier noch ein paar Links: Freilaufdiode, Spulenbeschaltung, Schutzbeschaltung


    Gruss

    Pius

  • Da haben wir uns in etwas reingehakt :-))))

    Klar ist, die diode nicht sparen um auf der sicheren seite zu sein.

    Was mir an dem Reichel-Artikel nicht gefällt, ist die viel zu grosse lochplatte aber sonst gute idee.

    Da ich genügend zeithabe, gehe ich jetzt on the dirty way.


    chip.jpg zahler.jpg

    Der Chip 74hc595 von NXP Semiconductors und ein impulszähler von Hengstler


    schema.png


    Die Schaltung auf einem Breadboard aufgebaut. Ich verwende nur QA (Pin15) für den Zähler und QB (Pin1) für die LED.

    Zähler in Betrieb ohne Schutzdiode Video


    Und es maschiert schon einige zeit, bis jetzt 63863 schaltzyklen. Man könnte den test jetzt weiterlaufen lassen bis:

    a) der chip abraucht oder

    b) der mechanische zähler seine standzeit beendet.

    c) ich wegen des tickens in der klinik ende <X


    Zum schluss noch ein paar angaben für ingenieure und techniker:


    Betriebsspannung 5V

    Impulszähler: R = 370 Ohm, I = 13,4 mA, H = 13,4mH


    Mit dem Oszi am Relais eine Überspannungsspitze gemessen

    a) mit Schutzdiode 600mV

    b) ohne Schutzdiode 600mV


    Live is beautyfull - Howdy! nische


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  • Wie gesagt, die Diode über dem Relais würde ich mir in diesem Fall nicht schenken. Das ESD (Electro Static Device) bezieht sich auf ganz kurze Ladungsverschiebungen (sehr kleine Ströme), die durch Berührung etc. auf den Chip wirken. Wenn der Chip mal verbaut ist, sinken auch die Risiken von ESD, weil die Spannungen eher abgeleitet werdne können.

    Die Energien beim Abschalten einer Induktivität sind wesentlich grösser, weil auch die Zeiten länger sind.

    Gruss

    Pius

  • Im Datenblatt von TI sind ESD Ratings angegeben (Punkt 7.2 Seite 5). Ich bin mir aber nicht sicher ob man diese Angaben auf die induktive Wirkung der Spulen übertragen kann, nehme es aber an. Ich kenne mich hier aber leider zu wenig aus.

    Das Teil hat Beipassdioden. Es ist nur erst einmal schwer vorstellbar, dass die kleinen Dinger so viel aushalten sollen.


    Ich befinde mich ja noch auf einem Elektronik „Einstiegslevel“. Und in einschlägigen Lehrbüchern taucht häufig beim Themenkomplex „Relais“ auch die Schutzdiode auf. Z.b. auch bei solch einem Artikel.


    Gruß Kai

  • Nun, ich teile die Zweifel von KaiR. Die Dioden an den Ausgängen sind zwar da, aber ich fand im Datenblatt keinen Hinweis auf die Spannungverträglichkeiten beim Abschalten der Relais. Ich persönlich würde mir die Dioden an den Relais-Spulen nicht schenken.


    Im ersten Moment, als ich den Artikel überflog, wunderte ich mich, dass ein HC Ausgang direkt ein Relais steuert. Ich sah dann erst danach, dass der Author bistabile Relais benutzt und damit die kontinuierliche Verlustleistung auf den Schaltaugenblick reduziert wird. Der Umstand, dass Spulen längere Zeit aktiviert bleiben, wurde in die Software verlagert, was für den Anfänger sicher Risiken beinhaltet. Die Software muss zum einen sicherstellen, dass von jedem Relais jeweils nur eine Spule aktiviert wird und dass die Latch Leitung auch nur kurze Zeit aktiviert wird. Der Vorschlag hat natürlich Vorteile im Bezug zum Strombedarf, aber auch den Nachteil, dass mit bistabilen Relais je 2 Ausgänge belegt werden. Nebenbei meine ich, dass bistabile Relais etwas teurer sind, als Monostabile.


    Wenn ich Lichter schalten will, dann ist die Stromaufname der Lasten so viel grösser im Verhältnis zur Stromaufname des Relais, dass sich der Mehraufwand kaum auszahlt. Mit einem Schieberegister und einem Treiber für monostbile Relais (z.B: UDN2981) könnte an gleich 8 Relais bedienen und mit dem Treiber an dieser Stelle erübrigt sich die Reverse Diode. Übrigens, im UDN2981 Datenblatt wird die Reverse Spannung für die Diode mit 50V angegeben.


    Anstelle eines UDN2981 geht auch ein ULN2801 (günstiger).


    Zu früheren Zeiten gab es solche IC's gleich mit einem Schieberegister und Latch integriert. Leider werden diese Typen nicht mehr hergestellt.

    Gruss

    Pius

  • Wenn die GPIOs knapp werden kann ein Schieberegister gute Dienste leisten z.b. 74HC595. Bei dem bei Reichelt vorgestellten Projekt wundere ich mich ein wenig, dass hier komplett auf Beipassdioden an den Relais verzichtet wurde.


    Gruß Kai

  • Hallo Nische,


    das ist eine gute Info für zukünftige Projekte. Bei meinem Projekt Terassenbeleuchtung ( Lichtotgel ) bin ich gerade so mit den GPIO's hingekommen.

    Das Projekt pausiert gerade. Wenn alles fertig ist werde ich es posten.


    Gruß Frank.

  • Hoi Frank

    Heute stiess ich auf einen artikel im reichelt-magazin, der deine licht- und viel anderes auch noch zu schaltendes gut löst.

    Nun will ich dir nicht in's konzept dreinreden, vielleicht hast du auch schon einiges gekauft und vorbereitet?

    Was ich mir bei meinem post vom

    vorstellte ist umfassend in dem ARTIKEL enthalten. Vielleich interessiet es auch noch ander hier.

    Heit ä gmüetlige sunntigobe nische

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  • Hoi Frank

    Da hast du dir ein komplexes lernpaket entworfen. Einige der fachbegriffe musste ich "bingen" um klarheit zu erhalten.

    Viel spass beim planen und realisieren deines vielseitigen, was sagte man noch? .... Lichtorgel.

    Bin gespannt auf weitere post's.

    Betreffs holzbearbeitung schau bei Konversationen


    Gruss nische

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *



  • Hallo Nische,

    die Uhr sieht super aus ( Da hätte ich einige Fragen ) ! Beschäftige mich schon einige Jahre zum Ausgleich vom Elektrojob mit dem Holzwerken. Ob ein Austausch über dieses Thema hier ok ist ? Ich hätte da schon Lust zu.

    Das Gehäuse besteht aus 15 mm Multiplex Birke ( wird bei uns im Baumarkt für kleines Geld als Kofferraum Einlegeplatte für Autos verkauft ). Die Rahmenteile habe ich seitlich und oben unter einem Winkel von 45° zugesägt. Den Deckel an seinen vier Seiten dementsprechend auch unter 45° zugesägt.

    Das ganze noch gebohrt und dann verleimt. Als Finisch 2 Schichten Klarlack. Du hast offenbar einiges an Erfahrung was das bearbeiten von Holzwerkstoffen betrifft, von daher möchte ich es an dieser Stelle, mit den vielen Zwischenschritten die halt notwendig sind, um so ein blödes Kästchen zu bauen, hier belassen.

    Projektziele ? Der Weg ist wohl das Ziel. Habe erst vor ein paar Wochen mit der Programmierung von MC's begonnen. In diesem Projekt sollen folgende Ziele aber dennoch erreicht werden.

    1. Es soll eine Umschaltung Hand / Automatikbetrieb geben.

    2. Im Handbetrieb sollen die vier Lampen über Taster und über den Webserver vom Handy aus geschaltet werden können.

    3. Im Automatikbetrieb sollen alle Lampen über die Information Sonnenuntergang via API automatisch geschaltet werden evt. kann ja auch mal eine Lampe bei starker Bewölkung geschaltet werden.

    4. Drei der Lampen sollen zusätzlich zufällig in den abhängigkeiten aus Punkt 4 geschaltet werden ( den bösen Buben Anwesenheit vorgaukeln ).

    5. ESP 32 soll über WebREPL programmiert werden können.

    6. Über das integrierte OLED soll auf mehreren Seiten eine Visualisierung erfolgen ( mal sehen was da bei der Größe so geht )

    7. Es soll ein zweiter ESP 32 im Wlan integriert werden der weitere 3 Lampen wie der andere schaltet und zusätzlich einen Bewegungsmelder hat der

    dann auf alle Lampen wirken kann ( Datenaustausch via Wlan unter mehreren MC's ).

    8. Die Zustände der Lampen, das schalten der Lampen und statistische Werte der BME Sensoren sollen über das Internet auf meiner Homepage verfügbar sein ( Hier hab ich die größten Bedenken, hab zwar eine Homepage aber keinerlei Ahnung wie ich Daten kontinuirlich vom ESP dahinbekomme. Kann mir hier jemand auf die Sprünge helfen ? :rolleyes: ).

    Das Bedienen, Beobachten und Visualisieren soll zusätzlich am PC mit einer Python Aplikation realisiert werden. Habe da bereits erste Gehversuche unternommen : Daten vom BME280 via ESP32 via RS232 auf PC mit Python 3.8.X visualisieren


    Gruß Frank.

  • Hoi Frank

    [Hallo zusammen,

    habe mich für die einfachste Variante entschieden.

    Aber die einfachste variante hattest du doch bei "stecker rein - stecker raus" ;)

    Ich lese in deinem post vom mittwoch 12.08. dass du noch ganz andere absichten hast als blos lampen ein- und ausschalten.

    Was sind die ziele die du in deinem projekt anpeilst?

    Auch interessiert mich wie du das gehäuse aus holz angefertigt hast (Holzart und Fertigung?

    Das sieht exzellent aus, was man auch gerne zeigt.

    Mir geht es nicht anders, aber nix mit elektronik, dafür mit gravitation.

    Pendeluhr2.jpg


    Heb di guet nische

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *