Kleine Kraftpakete
Minicomputer wie Raspberry Pi und Co eignen sich perfekt für Experimente. Besonders die nach außen geführten Schnittstellen sind bestens geeignet, um alles Mögliche – von der Beleuchtung bis hin zum Garagentor – daran anzuschließen. Direkt vertragen die Ausgänge nur wenige Milliampere, das heißt, man kann zu Testzwecken höchstens eine LED anschließen. Richtig Spaß macht es jedoch nur, wenn man auch größere Verbraucher schaltet. Was machen? Sogenannte Treiber-ICs können eine einfache und vielseitig einsetzbare Lösung sein. Sie sparen komplizierte Aufbauten mit Einzeltransistoren.
Raspberry Pi, Arduino und Co. machen das Elektronikbasteln attraktiv. Mit nur wenigen externen Bauteilen kann man interessante Projekte realisieren. Ein Großteil der Logik wird in der Software „versteckt“ und die zu schaltende Hardware wird über die nach außen geführten Schnittstellen direkt angeschlossen. Der Vorteil: Die I/O-Pins können direkt und einfach programmiert werden. Dieses gelingt beim Raspberry Pi mit relativ einfachen Befehlen je nach Programmiersprache beziehungsweise Script-Sprache. Für erste Experimente kann man LEDs an- und ausschalten, welche man über einen Vorwiderstand an den Pins direkt anschließt. Beim Raspberry Pi kann man einen Ausgangspin mit maximal 16 mA belasten, womit man nicht mal eine Low-Current-LED mit voller Stärke leuchten lassen kann. Die Leistung der Schnittstellen ist also leicht erschöpft und es wird schnell langweilig. Oft möchte man größere Verbraucher steuern, zum Beispiel Glühlampen, Motoren, Servos im Modellbau, das Garagentor oder die Bewässerungsanlage des heimischen Gartens. Nichts davon kann direkt angeschlossen werden. Die empfindliche Elektronik würde sofort zu Elektronikschrott. Dieses gilt auch für andere elektronische Steuerungen.
Um größere Lasten zu schalten, ist zwischen dem Ausgang der Steuerelektronik und dem Verbraucher auf jeden Fall eine Treiberstufe anzuschließen. Ist der benötigte Stromverbrauch größer als der maximal zulässige Strom der Treiberstufe, wird ein zusätzliches Relais erforderlich. Der Vorteil: Relais sorgen für eine wirkliche Trennung zwischen dem Steuer- und den Schaltstromkreis. Nachteilig ist die maximal mögliche Geschwindigkeit des Schaltens, da es sich um einen mechanischen Schalter handelt. Für viele Anwendungen ist es jedoch kein Ausschlusskriterium. Aber auch ein Relais kann man nicht direkt an die Ausgänge der Elektronik anschließen, da selbst dafür der maximal zulässige Laststrom eines Mikrocontroller-GPIO-Pins nicht ausreicht.