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Den Raspberry PI mit einer Wechselspannung ansteuern
Warnung: Dieser Post dokumentiert, wie der Aufbau bei mir funktioniert hat. Wenn Sie Ihren Raspberry beim Nachbau dieser Anleitung ruinieren, lehne ich jede Verantwortung ab.
Der folgende Post beschreibt eine bessere Variante dieser Schaltung.
Motivation
Es wird immer wieder diskutiert, wie man einen Raspberry mit einer Wechselspannung ansteuern könnte. Diese Frage kommt häufig auf weil es viele Klingel-Anlagen gibt, die mit einem einfachen Trafo versorgt werden.
In den meisten Anleitungen wird lang und breit auf die Ansteuerung mit einer Gleichspannung eingegangen, aber der Anschluss an eine Wechselspannung wird kaum thematisiert.
Die Hardware
Die Schaltung hat folgenden Aufbau:
Diese Schaltung ist berechnet für die Ansteuerung durch die übliche Klingelspannung von 8 VAC.
Weil ich keinen solchen Trafo habe, wurde die Schaltung mit einem Netzteil gestestet das eine Wechselspannung von 11.6V abgibt. In diesem Fall muss der Widerstand auf der Wechselstrom-Seite von 560 Ohm auf 820 Ohm erhöht werden.
Die Schaltung trennt den Raspberry durch einen Optokoppler von der Klingelspannung. Der Optokoppler soll eine Isolationsspannung von 5000 Volt haben, der PI ist also sehr sicher gegen Störeinflüsse vom Wechselstrom-Kreis.
Die Optokoppler-Diode hat eine Sperrspannung von bloss ca. 6 V, was die antiparallele Diode nötig machte.
Auf der Seite zum Raspberry braucht es bloss noch einen Pullup, der relativ unkritisch ist. Ich habe einen 4k7 gewählt, damit wenigstens ein bisschen Strom fliesst.
Nachteil
Weil die Schaltung bloss eine Halbwelle zur Ansteuerung des Optokopplers nützt, pulsiert der Pegel am GPIO mit der Frequenz des Wechselstroms. Beim 50Hz-Netz bedeutet dies, dass der Pin etwas weniger als 10msec aktiv ist und dann wieder etwas mehr als 10msec inaktiv ist.
Bei einem Versuch mit dem Raspberry erkannte er die Klingeltaste in einem Polling-Loop zuverlässig. Ein Interrupt bei der fallenden Flanke am GPIO wäre natürlich noch besser.