Chip vor Induktionsstrom schützen

**LumixIgor** · 16.02.2015, 17:55

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** · 16.02.2015, 18:20

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

MfG Hannes

**White_Fox** · 16.02.2015, 19:45

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 · 16.02.2015, 19:48

Zitat von 021aet04

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.

**White_Fox** · 16.02.2015, 20:09

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.

**LumixIgor** · 16.02.2015, 21:07

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:

Zitat von White_Fox

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** · 16.02.2015, 21:16

Zitat von LumixIgor

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

Hallo Igor,

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

Gruß, multimeter

**White_Fox** · 17.02.2015, 18:23

Zitat von 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:

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".

**021aet04** · 16.02.2015, 20:18

@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

**Peter(TOO)** · 16.02.2015, 23:06

Hallo,

Zitat von Unregistriert

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 ....

Zitat von Unregistriert

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)