Raspberry PI Relaiskarte 8-Kanal (230V/10A schaltbar)

Raspberry Pi relay board Steuerung

Da ich im Netz keine 8-Kanal-Relaisplatine für das Raspberry Pi finden konnte, habe ich mir die Entwicklung selbst zur Aufgabe gemacht.
Doch mittlerweile gibt es einige auf dem Markt.
Z.B.: Kuman Relay Shield Module 8 Kanäle Relais Modul

Der Sinn der Relaiskarte liegt darin, kostengünstig mit dem Smartphone im lokalen WLAN-Netz oder über's Internet bis zu acht Kreise zu schalten. Zum Beispiel lässt sich das Wohnzimmerlicht einschalten oder die Haustüre/Garage öffnen etc...


Voraussetzung für den Nachbau der Relaisplatine ist ein fortgeschrittener Umgang mit dem Lötkolben. Des weiteren ist vor Inbetriebnahme der Karte der Einsatz eines Multimeters zu empfehlen. Eventuell entstandene Kurzschlüsse / andere Lötfehler können so schnell ermittelt, und das Pi vor einem Schaden geschützt werden.

Abb.1 : Fertige Relaisplatine in der "Beta-Version".

Benötigt wird:

Funktionsfähiges Raspberry Pi (5V/1A Netzteil, SD-Speicherkarte, Netzwerkzugang (WLAN-Stick))

Relaisplatine 8-Kanal - Stückliste:

Bauteil Menge Preis Summe Link 5V Relais / 1 Wechsler / 70ohm / ca. 72mA 8 0,85 € 6,80 € x Kleinsignaldiode (Freilaufdiode) 8 0,02 € 0,16 € x Transistor NPN BC337-40 8 0,04 € 0,32 € x Metalloxydwiderstand 1W, 5%, 1,5 K-Ohm 8 0,15 € 1,23 € x Anreihklemme 2 pol. 1 0,31 € 0,31 € x Anreihklemme 3 pol. 8 0,31 € 2,48 € x Feinsicherungshalter 5x20mm 8 0,51 € 4,08 € x Feinsicherung 5x20mm 8 0,32 € 2,56 € x Lochrasterplatine  1 4 € 4,00 € Verbindung zum PI Wannenstecker, 26-polig, gerade 1 0,18 € 0,18 € x Pfostenbuchse, 26-polig, mit Zugentlastung 2 0,17 € 0,34 € x Flachbandkabel AWG28, 26-pol., grau, 3m-Ring 1 2,35 € 2,35 € x Spannungsversorgung Steckernetzteil 5V / 1A  (2,1mm hohlstecker) 1 5,65 € 5,65 € x Hohlstecker-Einbaubuchse, Flansch, Stift 2,1mm 1 0,46 € 0,46 € x Summe 30,92 €

Das Raspberry B+ Modell (inkl. NT & SD Karte) ist in diversen Onlineshops schon ab 50€ zu erwerben. 

So laufen die Gesamtkosten für dieses Projekt auf ca. 100€ (Lieferkosten...) hinaus.

Allerdings kann die Einrichtung des Pi's zusätzliche Nerven kosten!

Abb. 2 : Fertiger u. funktionstüchtiger Schaltplan der Relaiskarte; Abgesicherte Relaisausgänge ; Verstärkerschaltung 3,3 -> 5,0 V DC

Pin 6 - GND ; Pin 7 - GPIO 4 ; Pin 11 - GPIO 17 ; Pin 12 - GPIO 18 ; Pin 13 - GPIO 21 ; Pin 15 - GPIO 22 ; Pin 16 - GPIO23 ; Pin 18 - GPIO 24 ; Pin 22 - GPIO 25

Die Relaisplatine benötigt eine Betriebsspannung von 5V DC.

Theoretisch lässt sie sich auch mit der Spannung die am PI zur Verfügung steht betreiben.

Allerdings ist mir die Stromaufnahme der Schaltung unbekannt zumal die Pi's ohnehin schon auf Spannungsänderungen empfindlich reagieren (reboots).

Wird nun ein GPIO Pin, z.B. Pin 7 auf "high" gesetzt, also auf 3,3V, erhöht dies den Kollektor-Strom des Transistor(T) über das Relais (K) gegen GND.
Das Relais schaltet.

Beim Ausschalten wird der Pin auf "low", also 0V gesetzt.
Die Spannungsänderung führt in der Spule des Relais zu einer Eigen-Induktion.

Diese hohe Spannung mit geringer Stromstärke kann zu ausfällen von Bauteilen führen. Durch die Freilaufdiode(D)

wird die Spannung kurzgeschlossen und neutralisiert.

X1-8 beschreibt die Potentialfreien Ausgänge.

Leider muss ich an dieser Stelle gestehen, das kein Platinen-Layout entworfen wurde. Die Platine wurde einfach freihand dem Schaltbild nachgelötet. Wie in Abb. 1 zu erkennen, mussten auf der Oberseite der Platine Brücken eingelötet werden.

Die Befestigung der Buchse für die Spannungsversorgung sowie die Isolierung der rückseitig liegenden Leiterbahnen ist auch eher Spartanisch ausgefallen, was die Funktion allerdings keineswegs beeinträchtigt. 

Seit einiger Zeit gibt es nun doch endlich fertige Relaiskarten für den PI zu kaufen: 

           

Bildnachweis:

rapberry pi - Copr. Pixabay.com, Pexels / CC0