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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Digitales Schaltwerk mit Relais


Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Hallo,
ich habe mir mal überlegt, mit Relais einen experimentellen Volladdierer 
zu bauen (nur so als Experiment, wie es funktioniert). Bisher habe ich 
nur Experimente mit ein paar 74HCs und auch mehreren Tiny13s gemacht, 
die ich dann als Logikchips programmiert hatte.
Wenn ich die Relais jetzt einfach zu AND und OR Gattern verschalte,
und dann damit nach Wikipedia einen Volladdierer aufbaue, dann brauche 
ich ja 18 Relais für eine einzige Bitstelle. Kann man das vielleicht ein 
bisschen verringern oder gibt es da spezielle Tricks?

Den Volladdierer baue ich nach Wikipedia auf:
http://de.wikipedia.org/wiki/Volladdierer
Die XOR-Gatter nach Wapedia:
http://wapedia.mobi/de/XOR-Gatter#3.

Ich würde mich über Antworten freuen,
Valentin Buck

Autor: abraxas (Gast)
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man kriegt auch ein XOR mit 2 Relais hin.
Ansonsten guck mal wie das beim Herrn Zuse implementiert wurde, der 
hatte da was sehr effizientes (hab leider keine Ahnung mehr wie das 
genau war, konnte man aber über einen Link von Wikipedia aus finden 
glaube ich)

Autor: abraxas (Gast)
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(2 Relais für XOR allerdings nur wenn mehrere Umschaltkontakte 
vorhanden)

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Ich hab leider nur noch Relais mit 1x Schließer da, davon aber gleich 
ca. 100 Stück, deshalb die Experimentiererei.
Trotzdem danke für eure Antworten.
Valentin Buck

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Kann man nicht irgendwie den Addierer als Gesamteinheit vereinfachen?
Würde ja echt Relais sparen...
mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck

Autor: P. Wassi (wassipaul)
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Zu diesem Thema fällt mir immer wieder
http://www.relaiscomputer.de
ein. Ein tolles Projekt - auch mit ein paar Schaltskizzen.
Aber die Fotos sind überwältigend. ;-)

Autor: Marvin S. (demo)
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abraxas schrieb:
> man kriegt auch ein XOR mit 2 Relais hin.

Ein XOR geht auch mit nur einem Relais. Und mit einem Schaltkontakt.

(Ich ueberlege auch schon die ganze Zeit daran herum, einen 
Relaiscomputer zu bauen... Aber ganz so trivial wie man anfangs denkt, 
wird es dann doch nicht ;) )

Gruesse

Marvin

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Wie denn mit einen Relais, wenn das zwei Eingänge haben soll? Wenns 
klappt wäre ich echt fasziniert! Bei Wikipedia steht, des es irgendwie 
mit 6 Transistoren geht. Das wäre ja auch schon mal was.
Danke für eure Antworten!
@Paul W.
Die Seite kenne ich. Daher habe ich meine Inspiration! Und gleichzeitig 
auch aus einem Buch über alte Computer (Keine Ahnung, wie das hieß. Gabs 
mal bei uns in der Stadtbücherei).
Valentin Buck

Autor: Ganymed (Gast)
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Valentin schreibt:
>Ich hab leider nur noch Relais mit 1x Schließer da

Dann geht es definitiv nicht!
Zur Lösung von logischen Problemen
braucht man die Grundfunktionen
UND   (Reihenschaltung von Kontakten)
ODER  (Parallelschaltung von Kontakten)
NICHT (Öffner)

Fazit: Ohne Öffner kein Volladdierer.

P.S.: Für einen Volladdierer brauche ich 4 Relais.
      Jedes Relais muss min 2 Wechsler haben.

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Naja, mit Hühnerfutter gehts doch schon, oder? Zum Beispiel mit einem 
Vorwiederstand und zwei Relais kann man ja einen Inverter aufbauen. Und 
mit Dioden geht auch noch was. Ich hoffe ja, das ich da irgendwie eine 
Lösung finde, wie ich meinen Addierer aufbauen kann.
Valentin Buck

Autor: Ganymed (Gast)
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Wie baut man mit einem Vorwiderstand und zwei
Relais (mit einem Schließer) einen Inverter auf?

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Mit 6 Relais kann man auch ein XOR aufbauen (Hier mal mit 4 Relais 
gezeichnet). Dabei verwende ich auch einen Inverter.
Und dann braucht man für den Addierer auch insgesamt 18 Relais (2x6 für 
XOR + 2x 2 für AND und 2x für OR)
Valentin Buck

Autor: Marvin S. (demo)
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Zuerst einmal solltet ihr euch ueber eure Logiklevel im klaren sein, 
bevor ihr hier raetzelt. Sollte man tatsaechlich H = Vcc, L = GND 
nehmen, so kann man mit zwei Schliessern ohne Vorwiderstand einen 
Inverter bauen.

Einfach den Eingang an beide Spulen anschliessen, an den zweiten Pol der 
einen Spule Vcc, an den anderen Pol der zweiten Spule GND. Dann an das 
jeweils andere Relais Vcc bzw. GND an den Schliesser anschliessen, die 
beiden uebrigen Kontakte der Schliesser verbinden und als Ausgang 
waehlen. Fertsch :) .

Wegen dem XOR: Mit oben beschriebenen Levels, geht es, indem man einen 
Pol der Spule an den ersten, den anderen Pol an den zweiten Eingang 
anschliesst. An die beiden Kontakte des Wechslers kommen jeweils wieder 
Vcc (an die Ein-Stellung) und GND (an die Aus-Stellung).

Sollte man damit leben koennen, dass das XOR "nur" einen 
Tristate-Ausgang hat, kann man auch problemlos einen Schliesser 
benutzen.

(Ich hab mir das bisher nur ueberlegt - nicht aufgebaut. Insbesondere 
bei der XOR-Schaltung muss man sich natuerlich noch gedanken ueber die 
Anbringung der Schutzdioden machen.)

Gruesse

Marvin

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Naja, Relais brauchen ja keine definierte GND zur Ansteuerung. Natürlich 
muss der Strom abfließen können, aber es dürfen ruhig ein paar 
Störimpulse herumgeistern. Bei Transistoren, und vor allem wenn man PNP 
und NPN mischt muss die Leitung immer definiert auf VCC oder GND liegen. 
Bei Relais zählt nur Strom fießt und Strom fließt nicht.
Ich denke, das meinst du mit Tristate.
Aber die Idee mit den beiden Schaltungen ist doch gut. Dann müssen zwar 
die Ausgänge mit Dioden bepflastert werden, aber das macht ja nix.
Mit freundlichen Grüßen,
Valentin Buck

Autor: Marvin S. (demo)
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Valentin Buck schrieb:
> Naja, Relais brauchen ja keine definierte GND zur Ansteuerung. Natürlich
> muss der Strom abfließen können, aber es dürfen ruhig ein paar
> Störimpulse herumgeistern. Bei Transistoren, und vor allem wenn man PNP
> und NPN mischt muss die Leitung immer definiert auf VCC oder GND liegen.
> Bei Relais zählt nur Strom fießt und Strom fließt nicht.
Das mag stimme, allerdings hilft imho doch deutlich, mit definierten 
Pegeln zu arbeiten.

Gruesse

Marvin

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Ich hab eben gemerkt, dass die Idee, das auch Strom aus den Eingängen 
rausfließen darf, einem ganz neue Möglichkeiten eröffnet: z.B. ein XOR 
mit einem Relais:

A-------               Vcc
       |                |
      ---               |  /
      | |               --/  °-------Y
      |/|
      | |
      ---
       |
       |
B-------

Danke für die gute Idee!
Jetzt müsste man nur noch AND und OR-Gatter vereinfachen können (also 
auf 1 Relais). Denn im Augenblick brauche ich noch 8 Relais pro Bit beim 
Volladdierer.
Idee: Einzelne OR-Gatter kann man doch theoretisch durch zwei Dioden 
ersetzen,oder?
Valentin Buck

Autor: Marvin S. (demo)
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And-Gatter laesst sich so implementieren:
A--+     B  GND
   |     |   |
  | |    o  /o
  |/| -----/
  |_|     /
   |      |
   |      +--- X
   G
   N
   D

Und wieder die Tristate-Alternative fuer den Schliesser. :)

Wegen den beiden Dioden: Zumindest in meinem Projekt wollte ich nicht 
Dioden-Relais-Logik verwenden. Dioden sollten imho hoechstens als 
Schutzdioden verwendet werden. Ansonsten geht das mit den Dioden aber.

Gruesse

Marvin

Autor: Dieter Werner (dds5)
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> Ich hab eben gemerkt, dass die Idee, das auch Strom aus den
> Eingängen rausfließen darf, einem ganz neue Möglichkeiten eröffnet:
> z.B. ein XOR mit einem Relais:

Das mit dem "rausfließen" geht aber nur, wenn die steuernden Ausgänge 
aktiv sowohl nach VCC als auch nach GND schalten.

Der von dir gezeichnete Ausgang Y ist dafür nicht geeignet.

Autor: Julian (Gast)
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Wenn du das Ding schon aus einzelnen Relais aufbaust (warum nicht z.B. 
aus lauter 74xx00ern?) dann benutz doch auch 18stk.

Autor: Marvin S. (demo)
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Julian schrieb:
> Wenn du das Ding schon aus einzelnen Relais aufbaust (warum nicht z.B.
> aus lauter 74xx00ern?) dann benutz doch auch 18stk.
Weil das mit 74er Logik undurchsichtig ist. Bei Relais kann man wirklich 
sehen und hoeren, wie die arbeiten.

Gruesse

Marvin

Autor: Nosnibor (Gast)
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Ja, man sollte sich erstmal über die Grundregeln klar werden. Also 
high/low oder Strom/keinStrom oder sonstwas und ob Diodenlogik oder 
Widerstände erlaubt sein sollen und wie man es mit den Schaltfunken hält 
(kann man durch synchrone Logik alle an einem Punkt sammeln und damit 
den Verschleiß zentralisieren).

Zuse hatte Telefonrelais. Die haben meist viele Kontakte (typisch z.B. 
drei Reihen mit je einem Wechsler und einem Öffner oder Schließer) und 
mehrere Wicklungen, davon meist eine, die nur halten kann, und eine oder 
zwei zum Anziehen/Abwerfen (je nach Stromrichtung). Von den Dingern 
braucht man z.B. nur zwei für ein Flipflop (wenn man auf 
Schaltfunken/Kontaktabnutzung keine Rücksicht nimmt).

Um Kontaktabbrand zu vermeiden hat Zuse dann synchrone Logik verwendet, 
d.h. mit einer rotierenden Trommel mit Schleifern einen mehrphasigen 
Takt gebildet, damit die Relaiskontakte nur spannungsfrei ein- und 
stromlos ausgeschaltet werden.
In neueren Relaisrechnern kamen dann auch jede Menge Dioden vor.

Mit modernen Relais sieht das natürlich ganz anders aus. Und wenn man 
nur einen Schließer pro Relais hat, sollte man sich zum Ausgleich schon 
etwas Flexibilität mit den Regeln gönnen, zumindest im Inneren der 
einzelnen Baugruppen (z.B. Halbaddierer); Hauptsache die Ausgänge sind 
dann wieder normgerecht.

Autor: Valentin Buck (nitnelav) Benutzerseite
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Stimmt, an die Sache mit dem rausfließen hatte ich nich gar nicht 
gedacht.
Dann muss ich an den entscheidenden Stellen eben doch mal Relais nach 
GND einbauen.
Danke für den Hinweis.
Dank dem Vorschlag fürs And-Gatter bin ich jetzt so weit, dass ich einen 
Addierer mit 4 Relais und 3 Dioden aufbauen kann.
Ich werde auch ziemlich sicher keine reine Relaislösung aufbauen, 
sondern immer auch ein paar Dioden einbauen.
Die Idee mit der synchronen Logik scheint mir gut, doch wie baue ich 
dann die Schieberegister?
Und wie realisiere ich sonst Multiplikationen mit asynchronen 
Schaltwerken?
Danke für euere Antworten!!!
Valentin Buck

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