THEMA: Motorantriebe mit Taster schalten

Helmut,
es gibt bei Conrad Kipptaster 2 x Um, mit Aus in Mittelstellung.
Diesen als Polwender geschaltet, spart das ein Flip-Flop ein.

Gedanke als einfachste Möglichkeit.

Gruß,
Günter

...und wenn's unbedingt ein Relais sein muss: Nimm ein 2xum bistabiles Relais und verwende es ebenfalls als Polwender. Wenn ich mich richtig irre, läuft der Fulgurex bis der Endlagekontakt die Spannung unterbricht, er ist also endabgeschaltet.

Das Flip-Flop ist im Übrigen das grössere Problem. Weil, auch Flipflöpse in integrierter Schaltung haben i.d.R. einen "Set" und einen "Reset" Eingang, was zwei Tasten entspricht. Beim Original-Stellwerk der SBB werden die Weichen (im Handbetrieb) mit einer einzigen Taste umgesteuert. Dazu ist in der Weichensteuerung eine Schaltung, die vier Relais benötigt - zweimal Solllage und zweimal Istlage, je für jede Richtung. Die Solllage wird gespeichert und die Weiche läuft erst nach dem Loslassen der Taste um. Ob nun das Flipflop mit Relais oder mit IC's aufgebaut wird, spielt keine grosse Rolle - so oder so ist es eine anspruchsvolle Schaltung!

Darum, denk nochmal über Günter's Vorschlag mit dem Kipptaster "Ein"-Aus-"Ein" nach... mache ich selber auch damit...

Felix

Ein S-R Flip-Flop lässt sich durch geschickte Beschaltung als sogenanntes "Toggle Flip-Flop" verwenden und bedarf dann nur noch eines Tasters. Leider müssen weitere Schaltungsmassbahmen getroffen werden um einen definierten Schaltzustand nach dem Einschalten der Spannungsversorgung zu erreichen.
Daher rate ich dringenst von zusätzlichen Gattern und FF`s ab, wird der Aufwand doch einfach zu groß. Wobei im Falle der Umpolversionen der bistabilen Relais auch der Sutz gegen induktiver Spannungsspitzen nich vergessen werden darf, sind elektronische Bauelemente zur Ansteuerung im Spiel.

Und ein bistabiles Relais stellt doch schon im Schaltverhalten ein Flip-Flop dar. Also warum in dieser Ansteuerung doppelt moppeln?

meint mit morgendlichem Gruße,

Günter

Hallo Günter,
Ich glaube, ich muß mein Problem noch etwas genauer schildern.
Auf dem GBS soll ein Taster sein, der den Motorantrieb hin und her schaltet, (Handbetrieb) zusätzlich soll die Möglichkeit bestehen, Fahrstraßen über eine Automatik zu schalten. Also, mit dem Taster ein Toggle-FF schalten, an den Ausgang ein bi-Relais für den Fulgurex. Die Fahrstraßen-Automatik muß dann direkt auf das bi-Relais wirken. Das funktioniert mit einem Rlais mit 2 Wicklungen gut, aber ich möchte preiswertere Relais mit nur 1 Wicklung einsetzen und die muß man leider umpolen. Das es eine anspruchvolle Schaltung wird ist klar, man kann aber dann sogar durch die Automatik das FF sperren, was eine Verriegelung der Weiche gegen Handbetrieb bedeutet.!!! Aber ich bin nur "Hobbyelektroniker", deshalb die Frage.
mfg
Helmut

Helmut,
dann ist also aus dem zweispuligem Relais mit Hilfe der Elektronik ein einspuliges Teil einzusetzen.
Eine eherne Sache, aber recht aufwändig. Das Toggle FF kann ja das Relais direkt nicht ansteuern, sondern liefert an seinen Ausgängen nur ein L oder H Signal. Also muss noch was her. Zu Fuss aufgebaut bedeutet das noch 6 Transistoren wovon zwei als Inverter dienen und vier in einer klassischen Brückenschaltung angeordnet sind. In der Brückenmitte hängt dann das einspulige Relais.
Hinzu kommen noch vier Dioden zwecks Löschung der Abschaltspitzen.
Das wäre dann so die Grundausstattung + diverser Widerstände.
Natürlich kann man die Elektronik durch den Einsatz von Hilfsrelais ersetzen, wobei dir Felix sicherlich mehr sagen kann, denn er hat es realisiert.

Für mich stellt sich letztlich die Frage der Kosten. Und da fällt der Einsatz so wie du ihn mit den Einspuligen vorhast nicht sonderlich günstig aus.......
Ach ja, es gibt auch noch Relaistreiber für diesen Zweck, aber auch hier musst du die Ansteuerung selbst realisieren. Wobei diese IC`s auch nicht sonderlich billig sind.

Eine ganz andere Lösung bieten kleine Microcontroller, die einen solchen Relaistreiber oder eine Brücke ansteuern könnten. Alle Funktionen würden dann per Software festgelegt.

Also, elektronische Lösung nicht so ganz simpel oder umfangreichere Relaisbeschaltung oder der Einsatz von passenden Relais.
Das ist nun die Frage.

Aber letztlich ist des Menschen Wille sein Himmelreich.......


Gruß,
Günter

@4
> Aber ich bin nur "Hobbyelektroniker", deshalb die Frage.

Ich übrigens auch...

Tu dir einen Gefallen und gib bisschen mehr Geld aus und bleib bei den zweispuligen Relais! Du ersparst dir damit viel Kopfschmerzen.

Felix

Hallo Helmut,
ganz anderer Ansatz:
Statt bistabilem Relais ein monostabiles zum Umpolen, dadurch hat die Weiche eine fest definierte Grundstellung (nämlich ohne Spannung beim Relais). Statt dem R-S-Flipflop ein D(?)-Flipflop (also so eines, das wie ein Kugelschreiber funktioniert: 1.Druck=EIN, 2.Druck=AUS, 3.Druck=EIN, usw.), welches das Relais ansteuert. Beim Einschalten einfach einen kurzen Impuls (per Kondensator) auf alle R-Eingänge geben, damit hast Du die definierte Ausgangslage = Grundstellung.
Soweit ich weiß, gibt's da einen IC, der ein solches FF mit zusätzlichem R-S-Eingängen (für die Automatik) hat. Bin mir jetzt nicht sicher, aber ich glaube, das ist ein getaktetes J-K-FF; das weiß Günter sicher besser...
So bräuchtest Du nur einen IC und ein (billigeres) 2-poliges monostabiles Relais

Viele Grüße
Michael

Hi Michael,
es gibt zwei simple Standardmöglichkeiten, ein "Toggle" Flip-Flop aufzubauen:

1. ) mit RS-Flip-Flop (4013)
    a. verbinde Eingang S mit Ausgang Q/
    b. verbinde Eingang R mit Ausgang Q
am Eingang Clock wird nun ein Taster angeschlossen, der ein H Signal liefert. Mit jedem H Impuls wechselt der Ausgang Q seinen Zustand.

2. ) mit JK-Flip-Flop (4027)
    a. verbinde die Eingänge J und K mit +U (Betriebsspannung)
am Eingang Clock wird nun ein Taster angeschlossen, der ein H Signal liefert. Mit jedem H Impuls wechselt der Ausgang Q seinen Zustand.

Wichtig ist, das die Steuerimpulse vom Taster enrprellt sind. Es bedarf also noch weiterer Komponenten (Widerstände, Kondensatoren).
Wird eine Vorzugslage beim Einschalten gewünscht sind ebenfalls zusätzliche Bauteile nötig (Widerstände, Kondensatoren, Dioden).

Wie du schon sagtest, Michael, so lassen sich nun normale Relais zu bistabilen Versionen hinpfriemeln.
Um aber einen vollwertigen Ersatz hinzubekommen, wird noch eine Back-Up Spannungsversorgung (evt. Accu) für das FF benötigt.
Dann bleibt der letzte Ausgangszustand gespeichert und nach Wiederkehr der Spannungsversorgung ist alles beim Alten. Allerdings sollte man dann keine Vorzugslage festlegen.
Aber auch hierfür sind zusätzliche Bauteile nötig. Und dann denke ich, wird eine mechanische Ausführung wohl doch billiger.....

Gruß,
Günter

Beitrag editiert am 18. 01. 2006 09:06.

Hallo Günter,

es war ein J-K-FF mit R-S-Eingängen (die sind dann auch für die Automatik zuständig), das ich vor meinem inneren Auge hatte; da ging das mit dem Einschalt-Reset ganz simpel per Kondensator am R-Eingang. Und klar, der Taster sollte entprellt sein (einmal C, einmal R -- wenn ich das richtig im Kopf habe). Insgesamt 3 externe Bauteile...
Die Vorzugslage würde ich schon unterstützen, auch in 1:1 gibt es ja die Grundstellung von Weichen, d.h. die Fahrstraßenauflösung wird am FF per R-Impuls durchgeführt. Beim Einschalten ist dann alles erstmal in definiertem Zustand, und zwar immer im gleichen Zustand! Das ist auch nicht zu unterschätzen... (denk mal an längere Betriebspausen).

Noch eine Idee:
Wenn schon ein FF, kann man dann nicht die umpolbaren bistabilen Relais zwischen Q und Q/ schalten? Evtl. mit Verstärkung...

Viele Grüße
Michael

Theoretisch könnte man das so machen Michael.

Und es wird auch so gemacht mit den hierfür gedachten IC`s, die ich in #5 schon als Relaistreiber erwähnte.
Eine Schaltung mal so als ' zu Fuss aufgebaut' kannst du dir hier ansehen:

http://img35.imageshack.us/img35/2818/relaisbrcke2to.jpg

Auf der linken Seite des Bildchens siehst du das RS-Flip-Flop, welches ich aber jetzt nur mal so an festen Pegeln angeschlossen habe.
Wichtig sind nur die Pegel an Q und Q/ .
Ändern diese sich, wird die Spannung an R1 umgepolt. R1 ist Äquivalent als Relais mit seinem Gleichstromwiderstand zu betrachten. Die induktive Komponente ist ausgeschlossen.

Diese Schaltung gibt allerdings keinen Impuls zum Schalten des Relais raus, sondern ein Dauersignal mit jeweils entsprechender Polarität.

Zur Info: Die Schaltung ist zum Nachbau in dieser Form natürlich nicht geeignet. Sie funktioniert nur in der Simulation mit solch einer simplen Ansteuerung. Obwohl sie letztlich in solch einer Form in allen entsprechenden IC`s als Leistungsteil realisiert wird.
Das Problem sind nämlich die Feinheiten der Ansteuerung einer H-Brücke !
Aber darüber möchte ich in diesem Rahmen nicht eingehen, er würde absolut gesprengt werden. Sollte aber jemand dennoch Interesse haben, bin ich gerne bereit darüber zu berichten und eine reproduzierbare Schaltung bis in den
oberen KHz - Bereich zur Verfügung zu stellen.

So denn,
Günter



Beitrag editiert am 18. 01. 2006 13:13.

Hallo Günter,

eigentlich habe ich gemeint, das Relais mit den Anschlüssen _direkt_ zwischen Q und Q/ zu hängen, also ohne H-Brücke. Wird aber dann wohl Probleme mit der Induktivität geben -- falls die Ausgänge das Relais überhaupt treiben können. Wie gesagt (geschrieben ,-)  ), nur so'ne Idee...

Dann also doch das monostabile Relais zum Umpolen der Weichenantriebe an den Q-Ausgang hängen (mit Induktivitätsschutz).

Viele Grüße
Michael

Michael,
wir würden jetzt restlos abgleiten, befassten wir uns auch noch mit dem internen Aufbau der entsprechenden C-MOS Bausteine.
Deine Grundgedanken sind schon vollstens in Ordnung, nur passen sie sie nicht zur Realität......., es geht Leistungsmäßig nicht.

Begeben wir uns somit zurück auf die Ebenen, welche schon in #1 vorschlug.

So denn,
Günter


Beitrag editiert am 18. 01. 2006 16:45.

Hallo nochmal,

jetzt hatte ich etwas Zeit, meine Gedanken zu skizzieren. Es ist aber nur ein Prinzip mit "Pi mal Daumen Dimensionierung". Da gibt's sicher noch was nachzubessern.
http://img72.imageshack.us/img72/3811/flipflop7sf.jpg

Schönes Wochenende
Michael

Michael,
das sieht doch schon recht wacker aus!
Nur die Entprellung wird dir Probleme bereiten: ich behaupte mal, die Schaltung funktioniert nur einmal nach dem die Spannungsversorgung angelegt wird. Danach nicht mehr oder erst nach sehr langer Zeit das zweite Mal usw., weil die beiden Kondensatoren ja durch Tastendruck auf +U geladen wurden. Die einzige Möglichkeit, die Kondensatoren zu entladen, besteht derzeit über den C1 Eingang des FF`s, aber der ist sehr sehr hochohmig. Hier könnten durchaus Wiederholzeiten im Minutenbereich zustande kommen.
Die Schaltung sollte also abgeändert werden.
Mache doch folgendes: C2 kann weg. C1 liegt mit einem Bein am C1 Eingang des FF`s, mit dem anderen Bein am Taster. Füge einen Widerstand von C1 des JK-FF`s nach Masse ein (47KOhm). Ein Widerstand vom Tasterausgang nach Masse  (10K) ist zur Entladung auch nicht verkehrt.
Abschließend klemmen wir noch eine Diode (1N4148) in Sperrichtung von C1 des FF`s nach Masse (Kathode an C1 FF).
Ach ja, der Kondensator C1 ist mit 100nF reichloch groß. Nimm 10nF oder max. 22nF. Das reicht dicke......

Gruß,
Günter

Nachtrag zu #14

Wenn die externen Impulse für S und R nicht von einer Elektronik kommen, ist eine entprellung sinnvoll ähnlich aufgebaut wie vor beschrieben.
Im anderen Fall ist das nicht nötig.
Für einen Zwangsreset beim Einschalten sollte der Kondensator von +U nach R sowie ein Widerstand von R nach Masse gelegt werden ( C = 220n, R = 4,7K).
Für R1 sind 1K - 2,2K ausreichend.

Günter