Raspberry Pi Relais schalten über GPIO

Raspberry Pi Relais schalten über GPIO

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Relais Raspberry Pi
Relais Raspberry Pi

Relais über den Raspberry Pi zu schalten, gehört bei fast jeder Heimautomatisierung dazu. Man benötigt dazu Relais die mit 5V laufen. Diese Relais kann man sehr günstig einkaufen. Es gibt sie vom 1-fach Relais bis zum 16-fach Relais Brett. Das 16-fach Relaismodul benötigt meist eine eigene Stromversorgung. Pro Relais kann im Normalfall (je nach Type) bis zu 220Volt mit 10 Amper schalten. Natürlich aber auch geringere Spannungen.
Für die Verwendung der Relais über den Raspberry Pi muss am Raspberry Pi die Software WiringPi installiert sein. Wie man WiringPi auf dem Raspberry Pi installiert, findet man auf der WiringPi.com Webseite.

Aufbau und Verkabelung Raspberry Pi 4-fach Relais.

4-fach-Relais Raspberry
4-fach-Relais Raspberry – Schaltung funktioniert, ist aber nicht optimal. Siehe weiter unten!

Pin 2 vom Raspberry Pi (5v) kommt zum VCC Pin am Relais.
Pin 6 vom Raspberry Pi (Ground) kommt zum GND Pin am Relais.
Wir haben nun in diesem Beispiel die GPIO Ports 12,16,20,21 am Raspberry (Pin 32,36,38,40) mit den Pins IN1 IN2 IN3 IN4 am Relais verbunden. (Achtung: Diese Belegung am Raspberry Pi gilt für alle Rev.2 Versionen. In diesem Beispiel arbeiten wir mit einem Raspberry Pi 3 Model B. Model B = Rev.2).
Wenn man alles richtig, wie auf dem Plan angesteckt hat, so leuchten alle 4 Dioden am Relaismodul leicht.
Nun können wir beginnen, die Relais zu schalten.
Als Erstes werden die GPIOs aktiviert. Dies funktioniert mit dem Befehl:
gpio export xx out

Hier kann man dann nun ein klicken vom Relaismodul hören und die Diode leuchtet hell rot.
Wir können nun diesen Befehl mit allen GPIOs durchführen, um alle Relais zu aktivieren.

Relais Raspberry Pi
Relais Raspberry Pi

Als Nächstes kann man dann mit dem Befehl:

gpio –g write xx 1

und

gpio –g write xx 0
die einzelnen Relais schalten.

Wird ein Relais nicht mehr benötigt, so kann man sie mit:
gpio export xx in

wieder deaktivieren.

Mit dem Befehl gpio -g read xx kann man den Status von einem Relais abfragen.

Hinweis!

Diese ist nur eine Testschaltung. Wer dieses System fix betreiben möchte, sollt zwischen GPIO und den IN Pins einen Widerstand mit 1kΩ geben!

Die „angeblich“ bessere Schaltung. Getrennte Spannung 3,3V und 5V

Im Schaltplan oben habe ich die normale Schaltung verwendet, wie man sie in vielen Anleitungen findet.
Hier wird jedoch wiederum sehr oft bemängelt, dass man die GPIOs nicht mit 5 Volt, sondern nur mit 3,3 Volt versorgen darf. Obwohl ich an den IN Ports beim Relais nur 3 Volt gemessen haben, darf oder soll man diese Schaltung scheinbar nicht verwenden.

Man soll die Steuerspannung mit 3,3 Volt und die Schaltspannung der Relais mit 5 Volt ansprechen.

Dazu gibt es am Relais Board einen Jumper. Dieser verbindet JD-VCC (Schaltspannung 5V) und VCC miteinander. Man soll diesen Jumper entfernen und am JD-VCC 5 Volt anschließen und am VCC 3,3 Volt. Angeblich kann man die Wiederstände bei dieser Schaltung auch vernachlässigen.  Da ich kein Elektroniker bin, kann ich leider nicht sagen, ob das alles Stimmt. Ich kann nur sagen, dass beide Schaltungen funktionieren.

Falls jemand eine Idee oder eine andere Meinung dazu hat, bin ich über jeden Kommentar sehr dankbar!

Hier der Plan dazu.

4 Fach Relais Raspberry3V und 5V
4 Fach Relais Raspberry3V und 5V

Zum Thema Wiederstand ja oder nein Raspberry Pi Relaisboard

Wenn man das Relaismodul direkt über die GPIOs am Raspberry betreibt, so sollt man scheinbar doch die Wiederstände einbauen. Man findet dazu Angaben, welche von 480 Ohm bis 1K Ohm gehen. Es geht hier scheinbar nicht darum, dass der Raspberry gegrillt wird, sondern um die Relais. Wenn zu viel Reststrom auf dem Optokoppler-LED vom Relais bleibt, so wird dieser schnell kaputt.

Und ist auch tatsächlich so wie es scheint. Wenn man die Relais ohne Wiederstand betreibt, so leuchten die LEDs ganz schwach. Mit Wiederstand sind sie dann ganz abgeschaltet (LED Licht aus).

Hier ein Link zu diesem Thema

Schaltung der Relais

Jedes Relais hat 2 Anschlussmöglichkeiten. (3 Klemmen) je nach dem, welchen Zustand man im nicht geschalteten Zustand benötigt, offen oder geschlossen, kann man zwischen den Anschlüssen wählen.

Es gibt nun viele Möglichkeiten, mit diversen Programmen und Programmiersprachen, diese GPIOs zu steuern.

Falls man mehrere GPIOs am Raspberry benötigt, so kann man mit einem I2C Port Expander für wenig Geld die Anzahl GPIO Ports erhöhen. Mit dem MCP23017 (Preis ca. 1-2 Euro) bekommt man pro Stück 16 weitere GPIO Ports. Diese werden dann jedoch etwas anders angesteuert.

MCP23017 Preis:

Relais Preis:

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