Raspberry Pi als Universal FB?

[jkIT]

Was baut ihr zwei denn schon wieder?

[FireBird]

Mittlerweile ist es sogar schon fertig.



Der angesprochene Blitzer passiert beim Durchlaufen des Zielsensors, so dass auf dem Beweisvideo der genaue Zeitpunkt drauf ist.

[Twilight]

twilight

[chris86]

Soo, nach einem Weilchen intensiver Bastelarbeit gibt es endlich eine Rückmeldung:
Mein neuer, wie hier im Thread beschrieben nachgebauter, TFraspIR hat heute seinen ersten Funktionstest absolviert, und er arbeitet ganz ausgezeichnet
Danke insbesondere an jkIT und FireBird für die Entwicklung und die Hilfestellung

Trotzdem (und insbesondere weil ich Angst habe, dass mir das Schätzchen gleich nach den ersten paar Tagen abraucht) noch ein paar Verständnisfragen...

Ich habe (nach der Berechnung von Alex) die Widerstände mit 3,3 Ohm und 1 kOhm dimensioniert.
Damit fallen nun (gemessen) ca. 1,5 Volt pro LED ab und es werden 480 mA durch die LEDs gejagt - knapp 5-fach über dem spezifizierten Maximalwert aus dem Datenblatt
Jetzt frage ich mich:

1. Was genau versteht man unter "kurzen Pulsen"? Und sind es immernoch "kurze Pulse", wenn viele davon hintereinander auftreten?
   Und fällt es immernoch unter "kurz", wenn ich (zum Testen) die LEDs mehrfach einige Sekunden lang brennen gelassen habe - oder hat das die LEDs möglicherweise schon beschädigt...?
2. Was genau passiert eigentlich mit einer LED, wenn man zuviel Strom durchjagt? Merkt man das, indem sie direkt kaputtgeht, oder reduziert sich dadurch einfach nur ihre Lebensdauer und/oder Leuchtstärke dramatisch?
3. Der Widerstand am GPIO ist jetzt mit 1 kOhm bemessen. Rechnerisch müssten damit aber immernoch 5V : 1000 Ohm = 5mA durch den GPIO-Port fließen. Ist das möglicherweise ein Problem?
4. Gibt es eigentlich einen besonderen Grund, warum die LEDs am Kollektor des Transistors angebracht sind? Nachdem ich mir nun die Funktionsweise eines Transistors angelesen habe, hätte ich eigentlich gedacht, es wäre sinnvoller, sie zwischen Emitter und Ground einzubauen...?
   Oder würden sich dadurch vllt. komplizierte Probleme mit dem Stromfluss zum/vom GPIO ergeben?

Und wenn wir schon dabei sind, noch eine andere Frage an FireBird & Twilight:

1. Auf wieviel Strom ist denn euer Original-TFIR ausgelegt...?
   In der (bisherigen) Annahme, der Original-TFIR würde so gut wie keinen Strom benötigen, betreibe ich meinen zur Zeit gemeinsam mit einem Netgear GS105 Switch an einem Netzteil (und zwar dem Original Netgear Netzteil mit 12 V und 0,5 A).
   Bisher funktioniert das - aber denkt ihr, das ist auf Dauer vertretbar? Hat so ein Netzteil genügend "Reserve" nach oben, um den TFIR im Standby dauerhaft mit zu versorgen?
2. Und wieviel braucht er beim "Feuern"? - Wenn ich jetzt sehe, dass meine zwei LEDs schon ganze 500 mA ziehen, könnte das doch gut zu viel sein, oder?
   (Allerdings würde ich dieses Netzteil nur sehr ungern ersetzen, da es ziemlich fest im Schrank eingebaut ist...)

Anbei noch mein Schaltplan:

Code: Alles auswählen

+5V
|
|    IR    3,3Ohm     IR
+---->|------===------>|---+
                           |
                           |
            1kOhm         /  c
GPIO---------===---------+  b    BC 337
 24                       \  e
                           |
                           |
                          GND

[jkIT]

Soo, nach einem Weilchen intensiver Bastelarbeit gibt es endlich eine Rückmeldung:
Mein neuer, wie hier im Thread beschrieben nachgebauter, TFraspIR hat heute seinen ersten Funktionstest absolviert, und er arbeitet ganz ausgezeichnet

3. Der Widerstand am GPIO ist jetzt mit 1 kOhm bemessen. Rechnerisch müssten damit aber immernoch 5V : 1000 Ohm = 5mA durch den GPIO-Port fließen. Ist das möglicherweise ein Problem?

nein. Am GPIO liegen nur 3.3V an und damit fließen ca. 2.5 mA (siehe hier "Using an NPM transistor")

4. Gibt es eigentlich einen besonderen Grund, warum die LEDs am Kollektor des Transistors angebracht sind? Nachdem ich mir nun die Funktionsweise eines Transistors angelesen habe, hätte ich eigentlich gedacht, es wäre sinnvoller, sie zwischen Emitter und Ground einzubauen...?

Das liegt am NPN transistor, der wird so betrieben (im Gegensatz zum PNP Transistor).

[chris86]

nein. Am GPIO liegen nur 3.3V an und damit fließen ca. 2.5 mA

Aber diese müssten (bei durchgeschaltetem Transistor) doch von der Stromquelle (5V) in den GPIO (3,3V) fließen, oder? Ist das kein Problem?

Das liegt am NPN transistor, der wird so betrieben (im Gegensatz zum PNP Transistor).

Versteh ich nicht. Bei durchgeschaltetem Transistor wird doch sozusagen der Collector mit dem Emitter verbunden, so dass der Strom von der Stromquelle (am Collector) zum Emitter (Ground) durchfließen kann.
An welcher Stelle in diesem Stromkreis (vor oder nach dem Transistor) dann die LEDs liegen, müsste doch dem Transistor egal sein, oder nicht?
(Wenn nicht, warum?)

Ich mein das so:

Code: Alles auswählen

+5V
|
+--------------------------+
                           |
                           |
            1kOhm         /  c
GPIO---------===---------+  b    BC 337
 24                       \  e
                           |
                           |
GND----|<-----===-----|<---+
       IR   3,3Ohm    IR

[FireBird]

Mein neuer, wie hier im Thread beschrieben nachgebauter, TFraspIR hat heute seinen ersten Funktionstest absolviert, und er arbeitet ganz ausgezeichnet

Bravo!

Ich habe (nach der Berechnung von Alex) die Widerstände mit 3,3 Ohm und 1 kOhm dimensioniert.
Damit fallen nun (gemessen) ca. 1,5 Volt pro LED ab und es werden 480 mA durch die LEDs gejagt - knapp 5-fach über dem spezifizierten Maximalwert aus dem Datenblatt

Wenn man in der falschen Zeile schaut. In dieser ?Absolute Maximum Rating?-Tabelle gibt es auch einen ?Pulse Forward Current? und der ist mit 1A angegeben. Ich habe jetzt keinen Hinweis gefunden, was der Hersteller unter Puls versteht, aber im Zweifelsfall sind das 10% Duty-Cycle, also 10% der Zeit leuchten, 90% aus und das ist bei den einzelnen IR-Paketen auf jeden Fall gegeben. Um die Sache abzukürzen: beim TFIR sind 3 LEDs an 12V ohne Vorwiderstand. Und mein Prototyp arbeitet hier seit über 5 Jahren immer noch mit den ersten LEDs. Das funktioniert deshalb, da es keine idealen Bauteile gibt. Der Transistor hat einen Innenwiderstand, die Leiterbahnen und das Netzteil ebenfalls.

[*]Was genau versteht man unter "kurzen Pulsen"? Und sind es immernoch "kurze Pulse", wenn viele davon hintereinander auftreten?
Und fällt es immernoch unter "kurz", wenn ich (zum Testen) die LEDs mehrfach einige Sekunden lang brennen gelassen habe - oder hat das die LEDs möglicherweise schon beschädigt...?

Siehe oben: 10% Duty. Hier geht es einfach um die erzeugte Hitze im LED-Chip. LEDs hassen Hitze.

[*]Was genau passiert eigentlich mit einer LED, wenn man zuviel Strom durchjagt? Merkt man das, indem sie direkt kaputtgeht, oder reduziert sich dadurch einfach nur ihre Lebensdauer und/oder Leuchtstärke dramatisch?

Kommt auf die Überlastung an, beides ist möglich (Verminderung der Leuchtstärke oder Totalausfall).

Bei durchgeschaltetem Transistor wird doch sozusagen der Collector mit dem Emitter verbunden, so dass der Strom von der Stromquelle (am Collector) zum Emitter (Ground) durchfließen kann.
An welcher Stelle in diesem Stromkreis (vor oder nach dem Transistor) dann die LEDs liegen, müsste doch dem Transistor egal sein, oder nicht?

Code: Alles auswählen

+5V
|
+--------------------------+
                           |
                           |
            1kOhm         /  c
GPIO---------===---------+  b    BC 337
 24                       \  e
                           |
                           |
GND----|<-----===-----|<---+
       IR   3,3Ohm    IR

Damit ein Transistor leitend wird, muss ein Strom von der Basis zum Emitter fließen. Damit das geschieht, muss die Spannung an der Basis bei Siliziumtransistoren ca. 0,7V höher sein, als die Spannung am Emitter. Im durchgeschalteten Fall würde der Emitter hier auf ca. 5V liegen, was also bedeutet, dass Du die Basis auf rund 5,7V bringen müsstest. Diese Schaltung verwendet man in Verstärker, wo man einen Transistor nicht in der Sättigung haben möchte.

[chris86]

Um die Sache abzukürzen: beim TFIR sind 3 LEDs an 12V ohne Vorwiderstand.

Ohh, na dann ergibt sich aber erst recht die Frage nach dem Stromverbrauch des Original-TFIRs, oder?
Wenn dann wirklich 500mA oder mehr durch die LEDs gehen, dann ist damit ja die Maximallast meines Netzteils (s.o.) schon voll ausgereizt - ganz abgesehen vom "Standby-Verbrauch" des TFIR und dem Verbrauch des Switchs.

Wie gefährlich ist sowas denn? Leuchten die LEDs im Zweifelsfall einfach weniger hell, oder kann es dann passieren, dass das Netzteil explodiert?

[FireBird]

Wenn ein Schaltnetzteil explodiert, war es sowieso eine Fehlkonstruktion.

[joacgoewebde]

Hallo

zum #10 von jkIT:

3.) die zwei Dateien aus TFraspIR.zip ins /home/pi/ Verzeichnis kopieren
Die Datei tfir.py enthält den Test-Server (ist noch kein Daemon)
Die Datei lircd.conf enthält die IR-Codes der TMSremote Modi 1-5 speziell für tfir.py.
Diese muss ins lirc Verzeichnis kopiert werden:


----> leider funktioniert der Link zu TFraspIR.zip NICHT !!

Wo kann ich die Beiden Dateien bekommen ?

Sonst ist alles toll beschrieben
Grüße aus München

SRP-2401CI+ , SRP-2100

[Töppi]

bei mir geht er aktuell....

[jkIT]

----> leider funktioniert der Link zu TFraspIR.zip

Da hast du wohl nur einen ungünstigen Moment erwischt.

[chris86]

Ich wollte euch noch eben an meiner (nun schon etwas länger im Einsatz befindlichen) Umsetzung teilhaben lassen...
Ein kleines, sehr kompaktes Aufsteckmodul für den Raspberry Pi, das aus Infrarot-Sender und -Empfänger besteht.
Es funktioniert auch hervorragend mit jkITs TFraspIR-Implementierung (wenn man GPIO 24 zum Senden einstellt, auf GPIO 18 lauscht der Empfänger).

Der Widerstand R1 ist mit 3,3 Ohm belegt, der Ausräum-Widerstand R2 mit 1 kOhm.

IMG-20181226-WA0000.jpg

IMG-20181226-WA0001.jpg

IMG-20181226-WA0002.jpg

IMG-20181226-WA0003.jpg

[Twilight]

twilight

[Alter Sack]

Der Widerstand R1 ist mit 3,3 Ohm belegt, ...

orange-orange-schwarz-silber-braun

[chris86]

Haha, den "Schaltplan" habe ich vom Gerät abgezeichnet. Musste dann erst nachsehen, welche Widerstände das waren, die ich da verbaut hatte. Daher der Farbcode...

[jkIT]

Hast du schon eine konkrete Anwendung für den IR Empfänger?

[chris86]

Naja, so "richtig" konkret jetzt nicht...
Aber man kann sich damit z.B. die Tastencodes sämtlicher Fernbedienungen anzeigen lassen, und könnte zum Beispiel eine (nicht auf Topfield beschränkte) Universal Fernbedienung bauen...

[chris86]

Hallo zusammen,

Ich hole mal diesen alten Thread nochmal hoch, weil ich mich zurzeit mit Platinendesign beschäftige. Und da kam die kleine Infrarot-Platine als wunderschönes Übungs-Projekt wie gerufen.
Das hier ist mein erster Design-Entwurf!

TFRaspIR.png

Bevor ich die Platine aber zur Fertigung gebe, wollte ich doch nochmal kurz den Rat der Experten einholen...

1.) Was haltet ihr generell von meinem Entwurf? Seht ihr da auf den ersten Blick irgendwelche groben Fehler?

2.) @Firebird: Kannst du mir nochmal (für Dumme) erklären, wie du zu deiner Empfehlung gekommen bist, für den LED-Vorwiderstand R1 einen mit 1/4 W zu benutzen?

Wie berechnet man denn, welche Widerstände konkret benötigt werden?

(Versorgungsspannung - Anzahl der LEDs * Vorwärtsspannung pro LED) / 100mA. Also in unserem Fall bei 2 LEDs: (5V - 2x1,7V) / 100mA = 16Ohm. Im freundlichsten Fall. Im Datenblatt steht, dass die LEDs bei kurzen Pulsen bis zu 1A abkönnen. Wenn man den Transistor mit 800mA nimmt, berechnen wir den Vorwiderstand nochmals mit 500mA: 3,2Ohm. Da wäre 2,7R der nächste in der E12-Reihe.

Wenn ich mich an deine obige Rechnung halte, dann komme ich auf (5V - 2* 1.7V) * 500 mA = 0,8 W.
Das wäre ja deutlich über 1/4 W. Ist das trotzdem okay?
Wie du sehen kannst, habe ich hier einen kleinen SMD-Widerstand eingeplant (1/16 W). Dieser ist dann wohl zu gering dimensioniert, was?
Was könnte denn in dem Fall passieren?

3.) Für den zweiten LED-Vorwiderstand R2 komme ich auf (5V - 2V) * 20 mA = 0.06 W, weshalb hier der 1/16 Widerstand ausreichen dürfte, oder?

4.) Habe ich das richtig verstanden, dass bei einer beabsichtigten Stromstärke von 500-600 mA und einem Verstärkungsfaktor von ca. 200 des Transistors ein Strom von mindestens 3 mA (empfohlen wird eher das 10-fache) von der Basis zum Emitter fließen muss, damit der Transistor voll durchschaltet?
Bei 3.3 V und einem Spannungsabfall von 0.7 V im Transistor sollte R3 dann nicht besser nur 2.6 V / 30 mA = 86 Ohm betragen?

[FireBird]

Servus Chris,

die Leistungsberechnungen sollen sicherstellen, dass ein Bauteil unter Dauerlast nicht überhitzt und das wird bei den gepulsten Strömen in dieser Applikation sicher nicht der Fall sein. Wichtig ist, dass die Maximalströme von Transistor und LEDs nicht überschritten werden.

sollte R3 dann nicht besser nur 2.6 V / 30 mA = 86 Ohm betragen?

Es gibt die Theorie und dann gibt es die Bastelkiste. Klar macht es messtechnisch einen Unterschied, ob Du 82 Ohm, aus mehreren Widerständen 86,7 Ohm zusammenbastelst, oder einfach nur 100 Ohm verwendest, in der Praxis solltest Du keinen Unterschied in der Funktionalität bemerken.

Was mir in der Schaltung fehlt, ist ein Ausräumwiderstand zwischen Basis und Emitter. Der bewirkt, dass der Transistor schneller wieder schließt und somit eine höhere Frequenz erreicht. Ein guter Wert ist 1k. Da der Basiswiderstand den zusätzlichen Strom liefern muss, muss er ein wenig kleiner gemacht werden (30mA + 0,7V/1k). 82 Ohm sollten dann ideal sein.

Die Printplatte sieht, soweit man das aus dem einen gerenderten Bild beurteilen kann, gut aus. Dass die Beschriftung von D1 fehlt, wird hier wohl keine Verwirrung stiften.