Raspberry Pi Intercom, Schalter per Transistor oder Relais?

Wenn Sie die Schalter einfach durch etwas ersetzen möchten, das an ein RPI oder einen anderen Mikrocontroller angeschlossen ist, ist es am einfachsten, ein Relais zu verwenden, das von einem Transistor angesteuert wird, wobei das Gate / die Basis von einem Mikrocontroller angesteuert wird.

Was Sie sehen, ist "entfernt" für die Gebäudesprechanlage (an anderer Stelle in Ihrem Gebäude untergebracht), der Lautsprecher dient gleichzeitig als Mikrofon und die Verstärkung erfolgt höchstwahrscheinlich an der Basisstation.

Die Idee ist, dass ein Relais fast ideal zu den Kontakteigenschaften eines Schalters passt und eine einfache Isolierung bietet (vermeiden Sie eine Beschädigung der Gegensprechanlage oder einen Stromschlag). und Sie müssen sich nicht mit dem Gelände verbinden oder sich mit der Gebäudeelektrik befassen. Es gibt natürlich auch andere Lösungen, aber Sie sollten zuerst die Signale verstehen, die durch Ihre Gegensprechanlage gehen.

Das grundlegende Schema ist unten gezeigt, aber es gibt unzählige Variationen. Je nach gewähltem Relais können bestimmte zusätzliche Komponenten erforderlich sein. Sie müssten eine Spannung bereitstellen, um das Relais zu steuern (je nach Relais kann es von der RPI-Versorgung stammen), aber diese ist vom Intercom-Schaltkreis isoliert. Schließen Sie die Drähte vom Relais an die gleichen Schraubklemmen in Ihrem Foto an, Sie können die Tasten an Ort und Stelle und angeschlossen lassen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

BEARBEITEN

Um das obige Schema basierend auf Ihren Fragen zu erweitern. In diesem Schaltplan laufen einige Dinge gleichzeitig ab.

Die heiße Seite des Relais (rechte Seite im Diagramm) funktioniert genau wie ein normaler Schalter und ist vollständig von der Steuerseite des Stromkreises isoliert und an Ort und Stelle (oder parallel zu) dem Schalter im vorhandenen Stromkreis angeschlossen

Anstelle eines Druckknopfes wird das Relais aktiviert, indem Strom durch die elektromagnetische Steuerseite des Relais geleitet wird. Wenn Strom durch diesen Abschnitt fließt, zieht er den Schalter magnetisch geschlossen oder offen (es sind viele verschiedene Arten von Relais erhältlich, einschließlich solcher, die den Zustand umschalten, anstatt ihn zu halten).

Die elektromagnetische Spule ist effektiv eine Induktivität (daher ist sie im Diagramm als solche dargestellt). Eine Einschränkung bei induktiven Lasten besteht darin, dass sie dazu neigen, Änderungen des Stromflusses zu widerstehen . Unter Verwendung der charakteristischen Gleichung$V_i = \frac{dI_i}{dt}$Es ist leicht zu erkennen, wie ein abnehmender Strom (Abschalten des Stroms zur Relaissteuerung) dazu führt, dass eine Spannung an den Klemmen des Relais erscheint (in der entgegengesetzten Richtung des Stromflusses). Diese negative Spitze kann Solid-State-Geräte beschädigen. Daher ist es eine übliche Lösung, eine "Rücklauf"-Diode (D1) zu verwenden, um diese induzierte EMK kurzzuschließen.

Relais sind elektromechanische Geräte, und die zur Steuerung des Schalters verwendete Spule benötigt eine mäßige Strommenge, um den Schalter "anzuziehen" und den Schalter zu "halten", sobald er eingeschaltet ist (ersterer ist größer als letzterer). Abhängig vom Relais liegen diese Werte normalerweise entweder nahe der Grenze oder über dem maximalen Strom, den ein GPIO-Pin auf einem Mikrocontroller oder RPI liefern kann, und erfordern wahrscheinlich auch eine höhere Steuerspannung als die GPIO-Pin-Versorgung. Der Transistor dient als Schalter zum Ein- und Ausschalten des Relais. Es kann den höheren Strom verarbeiten, der zur Steuerung des Relais verwendet wird, und in der oben gezeigten Konfiguration können Sie die 3,3-V- oder 5-V-Logik verwenden, um den Transistor einfach ein- und auszuschalten.

Die Funktionsweise eines Transistors hängt vom Verhältnis des Basisstroms zum Kollektorstrom ab. Der Widerstand wird so gewählt, dass der Strom, der durch die Basis fließt, den Transistor in Sättigung (vollständig eingeschaltet) versetzt . 1k ist ein repräsentativer Wert, typischerweise werden je nach Laststrom Werte von 300-1k verwendet.