Schaltung mit 74xx Bausteinen

[Dirk F. (dirkf)]

Hallo,
ich möchte mit diskreten Bauteilen der 74HCxxx Baureihe eine Schaltung 
mit folgender Funktion entwerfen:
Zwei Eingänge high aktiv A und B.
Ein Ausgang Q.

Wenn einer oder beide Eingänge aus  >>>  Q aus
Wenn beide Eingänge ein  >>>  Q ein
Wenn beide Eingänge ein, dann ein Eingang aus, dann wieder ein  >> Q 
bleibt aus !!!

Habe mir zum simulieren der Logik das Programm
Atanua  https://solhsa.com/atanua/downloads.html installiert.
Ein sehr schönes und einfach zu bedienendes Programm.

Aber ich bekomme die Funktion einfach nicht hin.

[Gerald B. (gerald_b)]

Irgendwie werde ich aus deinem Text nicht schlau. Ist das reine 
kombinatorische Logik? Dann klingt es nach XOR (Exklusiv-Oder)
Wenn da der vorherige Zustand noch mit reinspielt, dann male mal ein 
Diagramm mit 3 Grafen parallel, die deine Prosa visualisieren.

[Dirk F. (dirkf)]

Gerald B. schrieb:
> Wenn da der vorherige Zustand noch mit reinspielt,
Ja.

[Xanthippos (xanthippos)]

Du brauchst wohl zusätzlich noch einen Speicher, Aktiv.

Wenn beide Eingänge aus >>>  Q aus und Aktiv ein

Wenn beide Eingänge ein und Aktiv ein  >>>  Q ein

Wenn ein Eingang aus >>>  Q aus und Aktiv aus

[Wf88 (wf88)]

Gerald B. schrieb:
> Irgendwie werde ich aus deinem Text nicht schlau. Ist das reine
> kombinatorische Logik? Dann klingt es nach XOR (Exklusiv-Oder)
> Wenn da der vorherige Zustand noch mit reinspielt, dann male mal ein
> Diagramm mit 3 Grafen parallel, die deine Prosa visualisieren.

Hauptsache rumgemeckert, das dann mit "dein Prosa versteht man nicht" 
rechtfertigen. DIESES Prosa ist wirklich einfach. Wenn du das nicht 
verstehst, solltest du vielleicht nicht schon morgens Bier trinken.

[Jörg R. (solar77)]

Wf88 schrieb:
> Gerald B. schrieb:
>> Irgendwie werde ich aus deinem Text nicht schlau. Ist das reine
>> kombinatorische Logik? Dann klingt es nach XOR (Exklusiv-Oder)
>> Wenn da der vorherige Zustand noch mit reinspielt, dann male mal ein
>> Diagramm mit 3 Grafen parallel, die deine Prosa visualisieren.
>
> Hauptsache rumgemeckert, das dann mit "dein Prosa versteht man nicht"
> rechtfertigen. DIESES Prosa ist wirklich einfach.

Nö, ist sie nicht. Und die Grafik ist malen nach Zahlen.


> Wenn du das nicht verstehst, solltest du vielleicht nicht schon
> morgens Bier trinken.

Und Du solltest nicht so einen Schwachsinn schreiben.

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Dirk F. schrieb:
> Wenn einer oder beide Eingänge aus  >>>  Q aus
> Wenn beide Eingänge ein  >>>  Q ein

Dann wäre es ein normales XOR (Bild 1).

Dirk F. schrieb:
> Wenn beide Eingänge ein, dann ein Eingang aus, dann wieder ein  >> Q
> bleibt aus !!!

Dann ist es ein XOR mit RC-Glied (Bild 2).

[Jörg R. (solar77)]

Wf88 schrieb:
> Hauptsache rumgemeckert,

Sind Deine bisher 187 verfassten Beiträge alle so wertvoll?
Oder hast Du in 2 Wochen seit Anmeldung nur Nebelkerzen abgeschossen?

[Dirk F. (dirkf)]

Enrico E. schrieb:
> Dann ist es ein XOR mit RC-Glied (Bild 2).

Also dann möchte ich das mal anders beschreiben:

Die Schaltung wird an einem 2-kanaligen Not Aus Schalter angeschlossen 
(Signale A und B).
Jeder der beiden Öffner kann die Last abschalten.
Kommt es zum Verkleben eines der beiden Öffner, dann wird die Last über 
den anderen Kontakt abgeschaltet.
Ein erneutes Wiedereinschalten über den funktionsfähigen Kontakt muss 
dann verhindert werden.

Eingangs-Logik eines Sicherheitsrelais.

[Michael B. (laberkopp)]

Dirk F. schrieb:
> Wenn einer oder beide Eingänge aus  >>>  Q aus
> Wenn beide Eingänge ein  >>>  Q ein
> Wenn beide Eingänge ein, dann ein Eingang aus, dann wieder ein  >> Q
> bleibt aus !!!

A -----+---| \ '08
       |   |  )--+----------| \ '08
B --+--(---| /   |   ____   |  )-- Q
    |  |         +--|S  Q|--| /
    |  +---|_\      |    |
    |      |_ )o----|R___| aus '02 
    +------| / '02   aufgebautes RS FF

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/rsff1.htm

[Dirk F. (dirkf)]

Hallo Michael,
danke für Deinen Vorschlag.
Habe die Schaltung simuliert.
Funktioniert aber leider nicht.

[Rainer W. (rawi)]

Wf88 schrieb:
> DIESES Prosa ist wirklich einfach.

Bei einer strukturierten Vorgehensweise würde man die Prosa erstmal in 
eine angemessene Form bringen, z.B. in Form einer Logiktabelle, statt 
mit bunten Tastern und LEDs rumzuprobieren und zu hoffen, dass es 
zufällig irgendwann funktioniert.

[Mario M. (thelonging)]

Dirk F. schrieb:
> Funktioniert aber leider nicht.

'08 sind AND.

[Dirk F. (dirkf)]

Sorry Fehler.
Aber mit den AND anstelle der NANDs gehts immer noch nicht.

[Michael B. (laberkopp)]

Dirk F. schrieb:
> Sorry Fehler.
> Aber mit den AND anstelle der NANDs gehts immer noch nicht.

Was auch immer nicht geht. Vermutlich deine Wünsche zu erraten in deiner 
unvollständigen unlogischen Beschreibung.

Logikschaltungen können nur Logik.

[HaJo (hajohausb)]

Dirk F. schrieb:
> Die Schaltung wird an einem 2-kanaligen Not Aus Schalter angeschlossen
> (Signale A und B).
> Jeder der beiden Öffner kann die Last abschalten.
> Kommt es zum Verkleben eines der beiden Öffner, dann wird die Last über
> den anderen Kontakt abgeschaltet.
> Ein erneutes Wiedereinschalten über den funktionsfähigen Kontakt muss
> dann verhindert werden.

Kontakte in Reihe schalten.

> Eingangs-Logik eines Sicherheitsrelais.

74xx-Logik ist nicht fail-safe genug für sicherheitsrelevante 
Anwendungen.

[Dirk F. (dirkf)]

Michael B. schrieb:
> Was auch immer nicht geht. Vermutlich deine Wünsche zu erraten in deiner
> unvollständigen unlogischen Beschreibung.

Zeitlicher Ablauf :

A B Q
-------
0 0 0
1 0 0
1 1 1
1 0 0
1 1 0  Sollzustand Q bleibt aus.

Istzustand der Schalter Q wird wieder eingeschaltet. 1 1 1

[Dirk F. (dirkf)]

HaJo schrieb:
> Kontakte in Reihe schalten.

Löst das Problem nicht.

[HaJo (hajohausb)]

Dirk F. schrieb:
> HaJo schrieb:
>> Kontakte in Reihe schalten.
> Löst das Problem nicht.

An welcher Stelle?

[Michael K. (welder24)]

Mit Deiner Prosa beschreibst Du ein einfaches UND-Glied mit 2 Eingängen.

[Harald W. (wilhelms)]

HaJo schrieb:

> 74xx-Logik ist nicht fail-safe genug für sicherheitsrelevante
> Anwendungen.

Früher gab es ja mal von Siemens die LSL(LangsameStörsichereLogik)
für sicherheisrelevante Schaltungen. Gibts die eigentlich immer
noch oder gibt es da einen moderneren Ersatz dafür?

[Dirk F. (dirkf)]

HaJo schrieb:
> An welcher Stelle?

Das Wiedereinschalten der Last über einen funktionsfähigen Kontakt 
nachdem der andere Kontakt dauerhaft kurzgeschlossen ist.

[Michael K. (welder24)]

Michael K. schrieb:
> Mit Deiner Prosa beschreibst Du ein einfaches UND-Glied mit 2 Eingängen.

Sorry, das war Unfug. Einfach ignorieren bitte. Konnte es nicht mehr 
bearbeiten.
Du brauchst nach dem UND noch ein FlipFlop mit Reset-Eingang.

[Dirk F. (dirkf)]

Michael K. schrieb:
> Mit Deiner Prosa beschreibst Du ein einfaches UND-Glied mit 2 Eingängen.

Dann versuch ich es nochmal:

A B Q
0 0 0  Not Aus Taster mit 2 Öffnern (A B) ist eingedrückt. Lastspannung 
Q aus
1 1 1  Not Aus Taster herausgezogen. Lastspannung Q ein.
0 0 0  Eindrücken des Not-Aus Tasters. Beide Kontakte öffnen
1 1 1  Wieder einschalten. OK
1 0 0  Eindrücken des Not-Aus Tasters. Kontakt A öffnet nicht wegen 
Fehler.
       Last wird abgeschaltet
1 1 0  Erneuter Versuch einzuschalten. Last darf nicht eingeschaltet 
werden !!!

Diese Funktion sollte die Schaltung haben.

[Dirk F. (dirkf)]

Michael K. schrieb:
> Du brauchst nach dem UND noch ein FlipFlop mit Reset-Eingang.

Nach welchem AND ?

[Jochen F. (jamesy)]

Das sollte am besten mit einem selbsthaltenden Relais umgesetzt werden, 
mit Logik drumherum.

[Dirk F. (dirkf)]

Jochen F. schrieb:
> selbsthaltenden Relais

Kann man auch mit Logik Bausteinen machen.

[H. H. (Gast)]

So einfach wie du dir das vorstellt geht das nicht, schon wegen des 
Prellens der Kontakte. Und völlig synchron werden die beiden auch nicht 
sein.

[Dirk F. (dirkf)]

H. H. schrieb:
> So einfach wie du dir das vorstellt geht das nicht, schon wegen
> des
> Prellens der Kontakte. Und völlig synchron werden die beiden auch nicht
> sein.

Stimmt. Kontaktprellen habe ich noch gar nicht bedacht....
Danke.

[Wf88 (wf88)]

Jörg R. schrieb:
> Sind Deine bisher 187 verfassten Beiträge alle so wertvoll?
> Oder hast Du in 2 Wochen seit Anmeldung nur Nebelkerzen abgeschossen?

Schau nochmal genauer hin. Keine 2 Wochen. 1 Jahr und 2 Wochen.

[Jörg R. (solar77)]

Wf88 schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Sind Deine bisher 187 verfassten Beiträge alle so wertvoll?
>> Oder hast Du in 2 Wochen seit Anmeldung nur Nebelkerzen abgeschossen?
>
> Schau nochmal genauer hin. Keine 2 Wochen. 1 Jahr und 2 Wochen.

Ändert aber nichts am dämlichen Inhalt Deines Kommentars. Und jemandem 
zu unterstellen schon morgens Bier zu trinken ist unterste Schublade.

[Björn W. (bwieck)]

Jörg R. schrieb:
> Und jemandem
> zu unterstellen schon morgens Bier zu trinken ist unterste Schublade.

Was ist denn daran Falsch?

[H. H. (Gast)]

Björn W. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Und jemandem
>> zu unterstellen schon morgens Bier zu trinken ist unterste Schublade.
>
> Was ist denn daran Falsch?

In der untersten Schublade ist es zu kalt.

[Thorsten S. (whitejack)]

Du brauchst einen Merker für den Error Status.

A und B auf ein X-Or, sobald A oder B aber nicht beide kommen, setzt du 
ein RS Flipflop welches den Ausgang Q dauerhaft unterbricht.

Du brauchst dann noch einen Taster um den Error wieder zurück zu setzen.

Das Freigeben von Q (A&B) sowie das Erlangen des Error Status (A XOR B) 
sollten jeweils mit einem Zeitglied versehen werden (Monoflop)

Dann sollte es gehen...

TS

[Thorsten S. (whitejack)]

So etwa

Sorry, aus dem RS FF muss natürlich Q nicht verwendet werden...

[Dirk F. (dirkf)]

Hallo Torsten,
danke für Deinen Schaltungsvorschlag.
Es kann aber sein, dass beim Einschalten A und B nicht gleichzeitig 1 
werden.
Dann würde der Fehler unberechtigt aktiviert werden.

[Peter D. (peda)]

Dirk F. schrieb:
> Es kann aber sein, dass beim Einschalten A und B nicht gleichzeitig 1
> werden.

Bei mechanischen Kontakten ist das die Regel, daß da viele µs 
Unterschied bestehen. Für CMOS-Logikschaltungen sind µs eine Ewigkeit.
Und das Prellen kommt natürlich noch hinzu.

Daher nimmt man heutzutage für solche Aufgaben MCs mit Timerinterrupt, 
da kann man die Zeitbedingungen bequem einstellen. Alles kürzer als 
100ms kann mal als gleichzeitig auswerten.

[Thorsten S. (whitejack)]

Dirk F. schrieb:
> Dann würde der Fehler unberechtigt aktiviert werden.

Nein, da das Zeitglied erst nach x ms aktiv wird, bis dahin sind sie 
gleich...

Peter D. schrieb:
> Und das Prellen kommt natürlich noch hinzu.

Dafür ist das obere Zeitglied... lässt sich ganz einfach mit einem 
Tiefpass und einem Schmitt-Trigger aufbauen... Entprellung halt, aber 
eben erst nach den ersten Verknüpfungen...

[Dirk F. (dirkf)]

Thorsten S. schrieb:
> Nein, da das Zeitglied erst nach x ms aktiv wird, bis dahin sind sie
> gleich...

Hallo Torsten,
das untere Zeitglied müsste entsprechend lange gewählt werden um 
Diskrepanzen von A und B bein Einschalten zu unterdrücken.

Leider wirkt sich diese Zeit aber auch auf das Zeitliche Verhalten beim 
Ausschalten über 1 Kanal im Fehlerfall aus.

[Dirk F. (dirkf)]

Peter D. schrieb:
> Daher nimmt man heutzutage für solche Aufgaben MCs mit Timerinterrupt,
> da kann man die Zeitbedingungen bequem einstellen. Alles kürzer als
> 100ms kann mal als gleichzeitig auswerten.

Ja, aber das (mit Microcontroller) dann vom TÜV zertifizieren zu lassen, 
in ne ganz andere Hausnummer....

[Thorsten S. (whitejack)]

Dirk F. schrieb:
> Leider wirkt sich diese Zeit aber auch auf das Zeitliche Verhalten beim
> Ausschalten über 1 Kanal im Fehlerfall aus.

Nö, dafür ist das obere Zeitglied. Es geht dort maximal um wenige 
Millisekunden...

[Thorsten S. (whitejack)]

Für Not-Aus Geschichten gibt es extra von PILZ zertifiziert Relais...

Da würde ich eh immer was kaufen, ist am ende billiger...

https://www.pilz.com/de-DE/produkte/schaltgeraete/sicherheitsrelais-sicherheitsschaltgeraete/pnozsigma-sicherheitsrelais

https://www.pilz.com/de-DE/produkte/schaltgeraete/sicherheitsrelais-sicherheitsschaltgeraete

Beginnend schon mit der Überschrift hier, wäre wohl "TÜV konforme und 
Abnahmefähige Not-Aus Schaltung für professionellen Einsatz gesucht" 
besser gewesen...

Das hier ist wieder mal so ein "Popel aus der Nase pulen" Ding...

[Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)]

Wenn eine Schaltung nicht genau definiert und getestet ist, ist der 
Aufbau mit diskreter Logik nicht vorteilhaft. Jede Schaltungsaenderung 
bedingt Umbau der Schaltung. Ein kleiner uC oder programmierbare Logik 
ist hilfreich.

[Peter D. (peda)]

Dirk F. schrieb:
> Ja, aber das (mit Microcontroller) dann vom TÜV zertifizieren zu lassen,
> in ne ganz andere Hausnummer....

Das dürfte von der konkreten Anwendung abhängen, d.h. welche Gefahr 
davon ausgeht.
Z.B. für ein AKW wird der TÜV auch niemals Deine Bastelei mit 
CMOS-Gattern zulassen.

[Thorsten S. (whitejack)]

Peter D. schrieb:
> für ein AKW

Am besten mal beschreiben worum es hier überhaupt geht und was wirklich 
gewollt ist, sonst rätseln hier alle noch stundenlang weiter...

[Dirk F. (dirkf)]

Thorsten S. schrieb:
> Am besten mal beschreiben worum es hier überhaupt geht und was wirklich
> gewollt ist, sonst rätseln hier alle noch stundenlang weiter...

Sicherheitslevel SIL2

[H. H. (Gast)]

Dirk F. schrieb:
> Thorsten S. schrieb:
>> Am besten mal beschreiben worum es hier überhaupt geht und was wirklich
>> gewollt ist, sonst rätseln hier alle noch stundenlang weiter...
>
> Sicherheitslevel SIL2

Und wofür?

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Bei Relaistechnik benötigt man keinen zusätzlichen Resettaster und der 
Gleichzeitigkeitsfaktor beim Drücken des Notausschalters spielt keine 
Rolle mehr.

Lediglich das Relais K3 ist eine 12V Variante, weil hier ein 
RC-Zeitglied vorgeschaltet ist, damit K4 bequem in Selbsthaltung gehen 
kann.

Der Motor soll nur die zu schützende Anlage symbolisieren.

[Markus (markf)]

Dirk F. schrieb:

> Die Schaltung wird an einem 2-kanaligen Not Aus Schalter angeschlossen

> Kommt es zum Verkleben eines der beiden Öffner, dann wird die Last über
> den anderen Kontakt abgeschaltet.
> Ein erneutes Wiedereinschalten über den funktionsfähigen Kontakt muss
> dann verhindert werden.

Wenn der Notausschalter kaputt ist, dann ist es notwendig den 
auszutauschen.

[Dirk F. (dirkf)]

Markus schrieb:
> Wenn der Notausschalter kaputt ist, dann ist es notwendig den
> auszutauschen.

Ja klar.
Aber er muss noch abschalten können, aber nicht mehr einschalten.

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

Dirk F. schrieb:
> Wenn einer oder beide Eingänge aus  >>>  Q aus
> Wenn beide Eingänge ein  >>>  Q ein
> Wenn beide Eingänge ein, dann ein Eingang aus, dann wieder ein  >> Q
> bleibt aus !!!

So hätte ich das jetzt verstanden.

Wenn die LED einmal an war müssen erst beide Eingänge LOW sein, bevor 
die erneut an gehen darf.

[Dirk F. (dirkf)]

Markus M. schrieb:
> Wenn die LED einmal an war müssen erst beide Eingänge LOW sein, bevor
> die erneut an gehen darf.

Nein. Wenn die LED an ist, dann muss einer der beiden Eingänge=0  diese 
ausschalten.
Ein erneutes Einschalten ist erst wieder möglich, nachdem beide Eingänge 
aus waren.

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

Dirk F. schrieb:
> Nein. Wenn die LED an ist, dann muss einer der beiden Eingänge=0  diese
> ausschalten.
> Ein erneutes Einschalten ist erst wieder möglich, nachdem beide Eingänge
> aus waren.

Dann teste doch mal meine Schltung, die Projektdatei habe ich doch 
angehängt ;-)

Es braucht zwingend ein zweites RS Flipflop um zu merken ob der Ausgang 
Einschaltberechtigt ist.

[Dirk F. (dirkf)]

Markus M. schrieb:
> So hätte ich das jetzt verstanden.

Markus. 100 Punkte. Du hast es verstanden.
Habe Deine Schaltung selber nochmal eingegeben.  Funktioniert !

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

Nur noch die Eigänge per Optokoppler galvanisch trennen und entprellen, 
sonst klappt die Schaltung in der Realität nicht.

[Dirk F. (dirkf)]

Markus M. schrieb:
> Nur noch die Eingänge per Optokoppler galvanisch trennen und entprellen,
> sonst klappt die Schaltung in der Realität nicht.

Optokoppler:  Ja wird vorgesehen.
Entprellen: Hier würde ich zwischen Optokoppler und den Logic Eingängen 
ein R-C  vorsehen wollen.

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

RC Glied ja, danach noch ein Schmitt Trigger, z.B. 7414.

[Dirk F. (dirkf)]

Ja, so etwa:

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Dirk F. schrieb:
> 100 Punkte.

Klasse!

Jetzt könnte man noch die Schaltung durch die Anwendung des "De 
Morganschen Gesetzes" vereinfachen. Dann bräuchte man keine 4 ICs mehr, 
sondern nur noch 3.

Außerdem wären dann an den Notaus-Eingängen automatisch Schmitt-Trigger 
Gatter, die ein RC-Glied zum Entprellen zuläßen.

Ich sehe gerade, das dass UND-Gatter in der Mitte keine Schmitt-Trigger 
Funktion hat. Dann bleibt es also doch so oder so bei 4 ICs.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Dirk F. schrieb:
> Ja, so etwa:

Wozu soll R8 sein? Nach meiner Meinung ist er unnötig.

[Dirk F. (dirkf)]

Dietrich L. schrieb:
> Wozu soll R8 sein? Nach meiner Meinung ist er unnötig.

Stimmt.

[Dirk F. (dirkf)]

HaJo schrieb:
> 74xx-Logik ist nicht fail-safe genug für sicherheitsrelevante
> Anwendungen.

Warum ?  Wenn es zweikanalig getrennt mit Fehlererkennung ausgeführt 
wird.

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

Moderne Not-Halt Eingänge liefern den Strom für die Not-Halt Taster 
2-Kanalig. Dabei werden diese Ausgänge getaktet um den korrekten 
Anschluss feststellen zu können. Damit kann nicht mehr Kanal 1 / 2 
vertauscht anschließen oder Brücken oder 24V an die Eingänge legen.
Das mit einfach 74xx Bausteinen zu realisieren ist nicht einfach.

Diese Taktung kann man für Geräte ausschalten, die den Not-Halt Taster 
fest an 24V verdrahtet haben, sollte man jedoch vermeiden, bzw. diese 
Geräte auf extra Eingänge der Savety Steuerung legen.

Sollte man eine komplexe Maschine mit mehreren Stationen, Nothalt, 
Zugangstür usw. haben, dann empfiehlt es sich gleich eine 
Sicherheits-Steuerung zu verwenden, wie z.B. eine Siemens F-CPU mit 
speziellen F-IO Karten und nicht die ganzen Not-Halt einfach in Reihe zu 
schalten.

Bei Not-Halt und Selbstbau, das nicht vom TÜV Zertifiziert wurde ist man 
bei einem Fehler (Unfall) fällig für das Gefängnis, bzw. dein Geld ist 
dann komplett weg.

Einfache Not-Halt Steuerungen von z.B. Pilz kosten jetzt wirklich nicht 
viel.

So ein Nachbau kannst du ja machen, überhaupt kein Thema (z.B. als Übung 
oder Demo-Board), jedoch setze es bitte nicht an einer Maschine ein, die 
andere Menschen als du selbst bedienen.

Beispiel:
https://www.pilz.com/de-DE/eshop/Schaltger%C3%A4te/Sicherheitsrelais-Sicherheitsschaltger%C3%A4te/PNOZsigma-Sicherheitsrelais/%C3%9Cberwachung-von-Not-Halt-Schutzt%C3%BCren-Lichtschranken/PNOZ-s3-24VDC-2-n-o/p/750103