Chip vor Induktionsstrom schützen

[LumixIgor]

Hallo zusammen,

ich beschäftige mich seit einiger Zeit mit einem Problem, und brauche noch ein paar Denk-Ansätze. Kurz gesagt, ich möchte einen Schalter nutzen, um eine Funktion an meinem Pi zu schalten. So weit, so einfach.

Die ganze Pi/Software-Seite ist auch überhaupt kein Problem. Die elektronische Seite ist für mich komplizierter, weil ich da weniger Ahnung habe und die Bedingungen komplizierter sind.

Es geht um einen Schalter, der am Ende eines ~7 Meter 5x1.5mm² Kabel hängt. Von den 5 Adern sind drei für eine Steckdose genutzt (Phase, Null, Erde), die anderen beiden Adern möchte ich für den Schalter nutzen. Das Kabel ist fest - unterputz - verlegt und kann leider nicht durch ein geschirmtes Kabel ersetzt werden.

Da es mir etwas zu heiß war, die Kabel direkt an einen GPIO des PIs zu hängen, habe ich einem MCP23017 (I2C Portexpander) dazwischen geschaltet. Im Prinzip funktioniert das auch wunderbar. Ich ziehe einfach über die 7 Meter Kabel einen GPIO-Pin des MCP23017 über den Schalter auf Masse. PullUp macht der MCP23017 intern.

Funktioniert zuverlässig und gut... aber nur solange keine Last an der Steckdose hängt, die Strom über das selbe Kabel zieht. Das brät mir nämlich sehr zuverlässig den MCP23017 kaputt. Ursache ist wohl die Spannung, die über Induktion von der 230V-Ader für die Steckdose auf meine GPIO-Ader übertragen wird.

Jetzt grüble ich schon eine Weile hin und her und habe schon an einigen Lösungsansätzen herumexperimentiert. Folgende Ansätze habe ich bis jetzt gefunden:

Idee 1) Rausfiltern der Wechselspannungs-Anteile mit RC-Gliedern.
Hier habe ich trotz vielen Rechnungen und Schaltungssimulationen keine günstige R-C-Kombiu gefunden, mit der ich die 50Hz wegfiltern kann. Kann mir jemand sagen, ob dieser Weg überhaut theoretisch geht?

Idee 2) Spannung für den Schalter auch auf 230V~ setzen, und mit einem AC-Optokoppler auslesen. Hier muss ich von den 230V mit Widerständen/Spannungsteilern auf 1.25V runter, weil die AC-Optokoppler, die ich gefunden habe, nur eine geringe Eingangsspannung haben. Hier müssen rund 1.3 Watt über Widerstände verlohren gehen. Das ist zwar machbar, für meinen Geschmack für ne Dauerlösung aber sehr verschwenderisch.

Idee 3) "Hochfrequentes" Signal auf die Schaltleitung, und auf der Empfangs-Ader mit einem High-Pass den 50Hz Wechselstrom wegblocken.

Das ist meine aktuelle Idee. Kann jemand eine Tendenz äußern, ob das vielleicht eine gute Idee sein könnte?

Oder gibt es eine total naheliegende Lösung, die ich übersehen habe? Ausser "geschirmtes Kabel legen", das möchte ich nämlich wirklich gern vermeiden.

Ich bin Dankbar für jeden Ideen-Anstoss!

Vielen Dank,
Igor

[021aet04]

Was du gemacht hast ist verboten. Was möglich und erlaubt ist wäre mit den 230V ein Relais zu schalten.

MfG Hannes

[Peter(TOO)]

Hallo Igor.

1. Grundsätzlich ist es verboten im selben Kabel Klein- und Niederspannung zu führen.
Wenn da einer einen Nagel durch Kabel schlägt, kann dein ganzer Pi, und alles was da dran hängt, unter Netzspannung stehen. Zudem müsste am Pi aller mit 1.5mm² audgelegt sein, um die 16A des LS der Steckdose am Kabel verkraften zu können.

2. Eine abgeschirmte Leitung bringt dir gar nichts, für Störungen welche über den Steckdosenkreis kommen, da müssten die Adern schon einzeln geschirmt sein.

3. s geht nur mit einer kompletten galvanischen Trennung zwischen Pi und dem Kreis mit dem Schalter. Zudem muss die Trennung so ausgelegt sein, dass sie 230V standhält. Da gibt es auch wieder Normen, welche einzuhalten sind, z.B. mindestens 3mm Kriechstrecke, Isolation für mindestens 500VDC, EMV usw.

4. Für den Optokoppler gibt es andere Lösungen. Man kann ein RC-Glied als Vorwiderstand nehmen. Den Widerstand benötigt man um die Einschaltspitze zu begrenzen, damit die LED überlebt, das C bildet dann mit dem R den Vorwiderstand.
Kann dann so aussehen:
http://www.bader-frankfurt.de/kapazitivwiderstand.htm
http://www.ne555.at/2014/index.php/schaltungstechnik/209-led-an-230v-netzspannung

Eine andere Möglichkeit ist ein Trennrelais. Auch hier muss man auf den Herrn VDE achten!

MfG Peter(TOO)

[White_Fox]

Es geht um einen Schalter, der am Ende eines ~7 Meter 5x1.5mm² Kabel hängt. Von den 5 Adern sind drei für eine Steckdose genutzt (Phase, Null, Erde), die anderen beiden Adern möchte ich für den Schalter nutzen. Das Kabel ist fest - unterputz - verlegt und kann leider nicht durch ein geschirmtes Kabel ersetzt werden.
Erstens heißt das nicht "Phase", sondern Außenleiter.
Zweitens-geht es dir noch gut? Dein Pi oder sonstwelche Komponenten die da nicht hingehören haben an den Adern deiner Leitung nichts, absolut nichts, verloren. Jeder Fachkundige hat dort ein Drehstromsystem zu erwarten, sollte (warum auch immer und so unwahrscheinlich es für dich sein mag) jemand auf die Idee kommen 400V zwischen den zwei als Außenleiter gekennzeichneten Adern abgreifen zu wollen kann das lebensgefährlich werden.

Für ein derart normwidriges Unterfangen bekommst du von mir jedenfalls keine Hilfestellung außer den guten Rat es sein zu lassen.

Wenn du bereit bist, auf derart nichtkonforme Bastelleien zu verzichten, hätte ich aber vielleicht eine Idee: Die reguläre 230V-Spannung durch eine galvanisch getrennte Schaltung mit einem hochfrequenten Signal zu überlagern. Theoretisch ist das auch nicht unbedingt zulässig, der EVU findet das gewiss nicht lustig. Allerdings wird man hinter dem Trafo oberspannungsseitig kaum etwas davon mitkriegen wenn das Signal hochfrequent genug und in der Amplitude ausreichend gering ausgeprägt ist, und andereseits ist das Niederspannungsnetz durch lauter Schaltnetzteile so oberwellenverseucht daß es auf einen kleinen Sender wohl nicht mehr ankommt. PowerLAN macht übrigens auch nichts anderes.

Allerdings solltest du bei diesem Vorhaben definitiv ganz genau wissen was du da tust. Dazu gehört u.a. auch die anwendungsgerechte Auswahl der Bauelemente, insbesondere der, mit denen du deine Schaltung galvanisch entkoppeln willst. Deinem Eingangspost nach zu urteilen bin ich mir aber nicht sicher, ob du dieses Wissen auch hast.

[Unregistriert]

Was du gemacht hast ist verboten. Was möglich und erlaubt ist wäre mit den 230V ein Relais zu schalten.

MfG Hannes

Bitte nenne mir den konkreten Paragrafen des deutschen Gesetzes, der mich daran hindern sollte.

Bis dahin fühle ich mich frei, mit meinem Kabel in meinem Haus zu machen was ich will.

[LumixIgor]

Wenn da einer einen Nagel durch Kabel schlägt, kann dein ganzer Pi, und alles was da dran hängt, unter Netzspannung stehen.


Ich verstehe den Punkt. Könnte man sich da mit einem Überspannungsschutz vor dem PI absichern?


Zudem müsste am Pi aller mit 1.5mm² audgelegt sein, um die 16A des LS der Steckdose am Kabel verkraften zu können.


Hier wittere ich ein Missverständniss. Ich möchte nicht die 230V / 16A der Steckdose in den Pi schicken. Es geht um andere Adern im selben Kabel, die erstmal nichts mit der Netzspannung zu tun haben.





4. Für den Optokoppler gibt es andere Lösungen. Man kann ein RC-Glied als Vorwiderstand nehmen. Den Widerstand benötigt man um die Einschaltspitze zu begrenzen, damit die LED überlebt, das C bildet dann mit dem R den Vorwiderstand.
Kann dann so aussehen:
http://www.bader-frankfurt.de/kapazitivwiderstand.htm
http://www.ne555.at/2014/index.php/schaltungstechnik/209-led-an-230v-netzspannung



Vielen Dank, sehr wertvoller Hinweis! In die Richtung werde ich mal recherchieren.


Auch hier muss man auf den Herrn VDE achten!


Der ist ja zum glück nicht immer in vollem Unfang für jeden bindend.

Alles Gute,
Igor

[White_Fox]

Bitte nenne mir den konkreten Paragrafen des deutschen Gesetzes, der mich daran hindern sollte.

Bis dahin fühle ich mich frei, mit meinem Kabel in meinem Haus zu machen was ich will.
In den Gesetzen heißt es, daß du, wenn du eine elektrische Anlage errichten willst, diese so beschaffen sein muß, daß nach den anerkannten Regeln zum aktuellem Stand der Technik ein Unfall sicher ausgeschlossen werden kann. Sinngemäß jedenfalls...die relevantesten Gesetzestexte bestehen seltsamerweise aus gerade mal zwei Paragraphen. Sofern du NICHT nach VDE gebaut hast wird jedes Gericht ersteinmal davon ausgehen, daß du diese Regeln mißachtet hast. Dann mußt du nachweisen, daß du die Sicherheitsanforderungen trotzdem erfüllt hast.
Letzteres wird der TS nicht können, und ersteres ist definitiv der Fall. Die Sicherheitsanforderung ist aus meiner fachlichen Sicht jedenfalls grob verletzt und ich bin mir sicher, das wird jeder Gutachter auch so sehen.

Zu deinem Freiheitsgefühl solltest du mal in die ABGs deines Energieversorgers schauen. Egal was du für eine Ausbildung hast (wenn du überhaupt eine hast), dürftest du in deiner Wohnung nichtmal eine Lampe aufhängen sofern du keine Zulassung deines Netzbetreibers hast.

Meine Fresse, manche Menschen sollte man lieber geradezu ermutigen dumme Dinge zu tun anstatt sie zu warnen.

[021aet04]

@unregistriert
Ich kenne den konkreten Paragrafen nicht, es ist aber verboten. Das steht in der VDE bzw für Österreich in der ÖVE (sind jedoch ähnlich).

Grundsätzlich kannst du mit "deinem" Kabel machen was du willst. Nur wenn dein Haus/Wohnung wegen Fahrlässigkeit (und ignorieren der Vorschriften) abbrennt will ich deine Rechtfertigung bei der Versicherung sehen. Du kannst dann nur hoffen das niemand zu schaden kommt. Abgesehen davon darf man normalerweise ohne Ausbildung nichts an die Installation machen (da du keine Vorschriften kennst).

Etwas zu spät.

@white_fox
Dem letzten Satz stimme ich voll zu.

MfG Hannes

[LumixIgor]

Ich beschäftige mich ernsthaft mit der Materie, ich bin Dankbar für jeden Hinweis auf eine realistische Gefahr, ich gehe vermutlich vorsichtiger vor als 95% aller gelernten Eletriker... und alles was ihr habt ist dieser Satz:


Meine Fresse, manche Menschen sollte man lieber geradezu ermutigen dumme Dinge zu tun anstatt sie zu warnen.

Danke für diese Demonstration des gekonnten schwarz-weiß denkens...

[multimeter]

Danke für diese Demonstration des gekonnten schwarz-weiß denkens...

Hallo Igor,

ich glaube gemeint war der Kollege "Unregistriert" und nicht du.

Gruß, multimeter

[Peter(TOO)]

Hallo Igor,

Hier wittere ich ein Missverständniss. Ich möchte nicht die 230V / 16A der Steckdose in den Pi schicken. Es geht um andere Adern im selben Kabel, die erstmal nichts mit der Netzspannung zu tun haben.
Mit dem Nagel passiert aber genau das!
Der LS schaltet erst bei Strömen über 16A ab.
Damit er bei einem Kurzschluss richtig schalten kann, müssen da Ströme über 100A fliessen können !!!


Der ist ja zum glück nicht immer in vollem Unfang für jeden bindend.
So lange es gut geht!
Bei einem Un- oder Todesfall bist du schnelle in U-Haft als du denkst!
Abgesehen von Schmerzensgeld und den Unfallkosten. Die holt sich dann deine Versicherung bei dir.

Grundsätzlich brauchst du eine Befähigung um am Stromnetz rumzubasteln, die bekommst du aber nur als Elektriker oder als unterwiesene Fachkraft für bestimmte Tätigkeiten.
Wer sich nicht daran hält, macht sich eben strafbar, besonders wenn die Vorschriften nicht eingehalten werden.

Verurteilt wirst du übrigens wegen Fahrlässigkeit, dies Definition solltest du in eurem Strafgesetz finden.

Und nicht vergessen: Unwissenheit schützt nicht vor Strafe!

Wenn du dem Richter sagst, dass du die VDE-Vorschriften nicht kennst, hast du dich schon selbst der Fahrlässigkeit überführt, weil du dann gar nicht hättest da rumfummeln dürfen.
Wenn du sie kennst und zuwiederhandelst, ist das auch fahrlässig.
Egal wie du dich drehst und windest, du kommst aus der Nummer nicht mehr raus.

MfG Peter(TOO)

[LumixIgor]

Mit dem Nagel passiert aber genau das!

Ah, den Gedankensprung hatte ich nicht, dass sich das auf den Nagel bezog. So macht es aber Sinn!

In die rechtliche Grauzone begebe ich mich sehenden Auges und tue alles, um einen Unfall zu vermeiden und mich nicht dem Vorwurf der Fahrlässigkeit auszusetzen.
Um deine Signatur aufzugreifen; "Manchmal frage ich mich, ob 'deine' Generation all die Dinge hätte vollbringen können, wenn sie mit Risiko genauso umgegangen währe, wie 'meine' Generation."

Alles Gute,
Igor

[RoboHolIC]

wenn sie mit Risiko genauso umgegangen währe, wie 'meine' Generation.

Ich denke, man kann/darf wirtschaftliche Risiken nicht mit dem Risiko der Entstehung von Sach- und Personenschäden (die eine Privatperson kaum stemmen kann) vergleichen.

Was man mit deinem Verständnis von Risikobereitschaft erreichen kann, sehen wir ja bei der Atomkraft, der Umweltzerstörung, den Antibiotika im Groß-Mast-Tierfreisch, im Bankensektor, und und und ...
Meine Empfehlung: Leg eine Schaltleitung in die Teppichkante und gut is.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Bitte nenne mir den konkreten Paragrafen des deutschen Gesetzes, der mich daran hindern sollte.
Fahrlässigkeit:
http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrl%C3%A4ssigkeit

Du ignorierst geltende (Sicherheits-)Vorschriften und nimmst die dadurch höhere Gefahr, auch für dritte, billigend in Kauf.

Es ist nicht verboten Pilze zu essen.
Es gibt nicht einmal ein Verbot giftige Pilze zu verspeisen.
Es ist auch nicht verboten, Pilze ins Essen zu tun.

Wenn ich aber, einen mir unbekannten Pilz, in dein Essen tue, ist dies verboten. Es ist bekannt, dass manche Pilze giftig sind. Wenn ich den Pilz nicht kenne, weiss ich auch nicht ob der essbar oder giftig ist! Ich nehme dann billigend in Kauf, dass der mir unbekannte Pilz auch giftig sein kann ....


Bis dahin fühle ich mich frei, mit meinem Kabel in meinem Haus zu machen was ich will.
Für ein leben als einsamer Einsiedler völlig OK,
Sobald du aber dritte in dein Haus lässt, trägst du die Verantwortung für Folgen, welche aus deinem Handeln entstehen.
Auch wenn das Haus wegen einem Elektroproblem abbrennt, bist du alleiniger Besitzer des ganzen Schadens. Die Versicherung wird dann, zu recht, jegliche Zahlungen verweigern. Die Versicherung kann dir den Fehler in der Elektroanlage auch einfach nur unterstellen. Du müsstest dann beweisen, dass alles normgerecht ausgeführt war. Normalerweise genügt es dann, die Fachkraft zu benennen, welche die Arbeiten ausgeführt hat und man ist aus dem Schneider!

MfG Peter(TOO)

[White_Fox]

Ich beschäftige mich ernsthaft mit der Materie, ich bin Dankbar für jeden Hinweis auf eine realistische Gefahr, ich gehe vermutlich vorsichtiger vor als 95% aller gelernten Eletriker... und alles was ihr habt ist dieser Satz:



Danke für diese Demonstration des gekonnten schwarz-weiß denkens...

Nun...erstens hatte ich weitaus mehr für dich, und ich war auch nicht der Einzige mit einem praktikablen Vorschlag.
Zweitens ging dieser Satz in der Tat an "Unregistriert".

[Bumbum]

Hallo,

um mal wieder in Richtung Antwort zu kommen: Wie wäre es an der Stelle an der geschaltet werden soll einen normalen Licht-Schalter installieren zu lassen (von einem Elektriker), und an der anderen Seite eine normale Steckdose (Unter- oder Aufputz). In diese Steckdose kann dann ein Steckernetzteil und mit dessen Spannung kann man sicher an das GPIO.

Ich bin selbst auch keine Fachkraft, denke aber dass dies so gehen, sicher und erlaubt sein sollte.

Viele Grüße
Andreas

[021aet04]

Das würde funktionieren, jedoch ist ein Netzteil etwas übertrieben. Ich würde ein Relais für 230V nehmen. Relaiskontakt nehmen und mit dem PI verbinden. Das alles in ein Gehäuse und fertig. Sicherheitshalber noch die Spannungen schön trennen (mit z.b. Kunststoffplatte) und alles passt.

Du kannst aber auch eine Optokopplerkarte bauen (mit Kondensatornetzteil). Dann musst du aber auf Abstände, Griechstrecken,... achten.

MfG Hannes

[Peter(TOO)]

Hallo Hannes,

Das würde funktionieren, jedoch ist ein Netzteil etwas übertrieben. Ich würde ein Relais für 230V nehmen. Relaiskontakt nehmen und mit dem PI verbinden. Das alles in ein Gehäuse und fertig. Sicherheitshalber noch die Spannungen schön trennen (mit z.b. Kunststoffplatte) und alles passt
Der Vorteil dieser Lösung ist, unter anderem, dass die VDE-Konformität nicht dein Problem ist, an der Kleinspannung darfst du basteln wie du willst.
Zudem ist so ein Ministeckernetzteil auch nicht teurer als ein VDE-Konformes Relais.


Du kannst aber auch eine Optokopplerkarte bauen (mit Kondensatornetzteil). Dann musst du aber auf Abstände, Griechstrecken,... achten.

Beim Relais musst du genau so auf die Kriechstrecken achten, ist oft nur etwas einfachen wegen den grösseren Abständen der Anschlüsse.

MfG Peter(TOO)

[021aet04]

Du hast natürlich recht, so ist es für jemanden zu 100% richtig der keine dementsprechende Ausbildung hat.

Bei den Relais hast du auch recht. Ich habe da eher an die Steckrelais bzw Koppel/Trennrelais aus der Industrie gedacht (arbeite hauptsächlich mit solchen). Für die gibt es Sockel. Relais in den Sockel stecken, die Adern anklemmen und fertig.

Man sollte niemanden Angst machen. Wenn man sich soetwas zutraut kann man es machen. Es muss nur vorschriftsmäßig und gewissenhaft gemacht werden. Wenn man sich nicht sicher ist muss man eben fragen oder es sonst lassen.

MfG Hannes

[Peter(TOO)]

Hallo Hannes,

Bei den Relais hast du auch recht. Ich habe da eher an die Steckrelais bzw Koppel/Trennrelais aus der Industrie gedacht (arbeite hauptsächlich mit solchen). Für die gibt es Sockel.

Steckernetzteile finde ich für ein paar Euro in der Grabbelkiste oder habe irgendwo was rumliegen.

Aber auch neu ist so ein Netzteil günstiger als ein Industrierelais und dem passenden Sockel. :-)

MfG Peter(TOO)

[021aet04]

Das ist Geschmackssache. Ich würde Relais bevorzugen, sieht einfach professioneller aus. Abgesehen davon wäre mir Relais bei mehr als einem 230V Kreis lieber als wenn ich für jeden Kreis ein Netzteil bräuchte.

Und Preis, wenn ich bei Pollin auf die schnelle schaue (nur Katalog) finde ich 3 fertige mit Sockel für unter 10 Euro.

MfG Hannes

[Peter(TOO)]

Hallo Hannes,

Das ist Geschmackssache. Ich würde Relais bevorzugen, sieht einfach professioneller aus. Abgesehen davon wäre mir Relais bei mehr als einem 230V Kreis lieber als wenn ich für jeden Kreis ein Netzteil bräuchte.

Mit dem Relais musst du aber auch die ganze VDE-Verantwortung tragen, weil du die Zuleitung zur Spule selber machen musst.

Für Unbedarfte ist das Netzteil eben einfacher, es entspricht automatisch alles der VDE-Norm (sofern es kein China Export ist).


MfG Peter(TOO)