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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche geeignetes Flip Flop für 16V Relais


Autor: Clecksi _h (clecksi_h)
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Hi,
wie schon gesagt brauche ich etwas, meiner meinung nach am besten ein 
Flip Flop, um ein schon vorhandenes Relais anzusteuern.

Ich habe 2 Taster, für die 2 Schaltzustände des Relais, und 2 LEDs als 
Zustandsanzeige des Relais. Die LEDs sind in den Tastern integriert 
http://www.conrad.at/ce/de/product/701236/DRUCKTAS...

Weiters möchte ich mir für später die Möglichkeit offenhalten, die 
Relais zusätzlich mit einem µC zu schalten. Es sollten dann die LEDs 
auch noch als Anzeige funktionieren.
Das Relais arbeitet mit einer Spannung von 16V, ja etwas ungewöhnlich, 
kann ich aber nicht ändern. Es sind ca. 30 Relais verbaut, also sollte 
das Ganze so günstig wie möglich sein.

Also meine Fragen:
- welchen FlipFlop
- welche Transistoren würdet ihr verwenden?

mfg clecksi

Autor: bitte löschen (Gast)
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Das Datenblatt für das Relais wäre interessanter als Angaben zur 
Taster/LED-Kombination. Ein Relais mit 2 Eingängen ist schon mal 
interessant.
1. So wie in Deiner Schaltung verstärken die Transistoren keine 
Spannung. D.h. Du musst der Einfachheit halber das FF ebenfalls mit 16V 
betreiben. Dafür kommen am ehesten 4000er CMOS-Bausteine in Frage, also 
z.B. der 4013:
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=12555;PROVID=2402
Da die Eingänge hochohmig sind, und ein nicht angeschlossener Input-Pin 
automatisch den Wert 1 hat (wie bei TTL-Logik), musst Du noch 
Pulldown-Widerstände nach GND an die Eingänge anschließen.
Dann noch ein paar Vorwiderstände für die Basen der Transistoren, und Du 
hast eine Grundlage, aus der heraus Du experimentell eine brauchbare 
Schaltung ermitteln kannst.
Je nachdem, wie viel Strom Dein Ralais frisst, brauchst Du 
Darlington-Transistoren.
Wenn Du das ganze mit einem AVR ansteuern möchtest, brauchst Du kein FF 
mehr, dafür aber eine Verstärkung von 5 aus 16V an den Ausgängen. 
(Anderes Thema)

Autor: Hubert G. (hubertg)
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4043 oder 4044 würden sich anbieten.
Die Transistorschaltung funktioniert nicht. Überlege mal wie viel 
Spannung du max. an den Emitter bringst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Clecksi _h (clecksi_h)

>Flip Flop, um ein schon vorhandenes Relais anzusteuern.

Was für ein Relais ist es denn? Nach deiner Skizze zu urteilen hast du 
schon ein bistabiles, da braucht man kein extra FlipFlop.

>Das Relais arbeitet mit einer Spannung von 16V, ja etwas ungewöhnlich,

In der Tat.

MfG
Falk

Autor: Flip B. (frickelfreak)
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Ist den Relais die Polung egal? Dann wäre es geschickter, den 
Gemeinsamen Spulenanschluss an 16V zu hängen und die beiden Spulenenden 
mit NPNs in Emitterschaltung nach Masse zu Schalten. Dann brauchst du 
keine 16V an der Basis. So wie es jetzt ist, bekommen deine Relais nur 
4V ab. Da bräuchtest du fast ein wunder, um die Relais zum Schalten zu 
überreden. Du könntest auch die Komplette Schaltung für 16V auslegen und 
mit 16V betreiben, aber hast davon keine Vorteile. Das mit den FF kannst 
du so machen, jedoch solltest du auf den Maximalen ausgangsstrom achten, 
ggf. eben Darlingtontransen verwenden. Benutzt du bistabile Relais?

Autor: Clecksi _h (clecksi_h)
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Hi,

@phil: 
http://www.modellbahndiskont.com/product_info.php/...
Das ganze ist für eine Modelleisenbahn, bei der ich die Steuerung für 
Weichen, Licht,.... selber machen will, weil wie du vielleicht in dem 
Link bemerkt hast, das ganze nicht unbedingt schohnend für den 
Geldbeutel ist.

Außerdem ist mir gerade aufgefallen, dass ich das Relais eigentlich nur 
so lange betätigen muss, bis die Weiche geschalten hat, also < 1sec.

mfg

Autor: bitte löschen (Gast)
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Der Link zeigt mir kein Relais, sondern das, von dem ich vermute, dass 
Du es über ein Relais ansteuern möchtest. (Wenn ich mich irre, kläre 
mich bitte auf.) Jedenfalls finde ich da keine technischen Informationen 
zum Relais.
Wenn jeweils eine bestimmt Zeit geschaltet werden soll, brauchst Du kein 
FF, sondern zwei Monoflops (also z.B. NE556), wobei Du 
schaltungstechnisch dafür sorgen solltest, dass jeweils nur ein Monoflop 
gleichzeitig aktiv ist. (Mir kommt da so der Gedanke, dass man die 
Reset-Leitung eines Monoflops irgendwie mit dem Ausgang des anderen 
verbinden sollte, so dass dieses gesperrt ist, bis das eine fertig ist.)
In elektronik-kompendium.de findet sich viel über den NE555, vielleicht 
ist da ja bei den Beispielschaltungen etwas dabei was Du gebrauchen 
kannst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Clecksi _h (clecksi_h)

>http://www.modellbahndiskont.com/product_info.php/...

Schön, aber dort findert man kein Datenblatt, das die Beschaltung genau 
beschreibt. aber ich vermute mal, dort sind zwei Spulen mit gemeinsamer 
Masse drin, ein zum Links und eine zum rechts schalten.

>Außerdem ist mir gerade aufgefallen, dass ich das Relais eigentlich nur
>so lange betätigen muss, bis die Weiche geschalten hat, also < 1sec.

Was die Aufgabenstellung mal wesentlich verändert!

Bei 16V könnte man die guten, alten HEF4000er ICs nutzen, die laufen 
offiziell mit 15V und gehen bei 16V sicher nicht kaputt. Mit einem 
HEF4001 kann man je zwei Gatter zu einem RS-FlipFlop zusammenschalten. 
Fettig.

Ach ja, Feilaufdioden an der Weiche nicht vergessen, sonst ist den ICs 
kein langes Leben beschieden ;-).

MFG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Zur Erinnerung an Zeiten, in denen man nicht als Erstes an ICs dachte: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Flipflop#Charakteristik

Autor: MaWin (Gast)
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> Das ganze ist für eine Modelleisenbahn

Wenn du den ganzen Lernprozess, den andere mit der Modelleisenbahn schon 
hinter sich haben, noch mal auf den steinigen Weg selber nachvollziehen 
willst, mit allem was scheitern kann, mit jeder sinnlosen Geldausgabe, 
dann kannst du gerne so anfangen.

Autor: Clecksi _h (clecksi_h)
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>Der Link zeigt mir kein Relais, sondern das, von dem ich vermute, dass
>Du es über ein Relais ansteuern möchtest.

Ja genau, nur das Problem ist, dass ich auch keine näheren Details über 
die verbauten Relais habe, außer, was Falk schon richtig gedeutet hat, 
dass zwei Spulen mit einer gemeinsamen Masse verbaut sind.
Was ich noch herausgefunden habe, dass der Spannungsbereich zwischen 14 
und 16V liegt.

Zur Sache mit den Monoflops: Ich glaube, da das Relais ziemlich klein 
sind, dass es genügt wenn man den Taster einfach ein bisschen länger 
drückt (bis man das Klappern beim Schalten der Weiche hört).

>Mit einem HEF4001 kann man je zwei Gatter zu einem RS-FlipFlop >zusammenschalten.

Kenn mich da leider nicht so gut aus -> wie ist das gemeint?

@MaWin:
Mir get es darum es zu bauen, denn wenn der Zug erst mal fährt, wird es 
schnell langweilig. Daher mache ich es so wie ich es für am besten 
halte, und kaufe nicht etwas, das von vorne herein schon überteuert ist 
und dann wahrscheinlich nicht so funktioniert wie ich es gerne hätte.

Autor: MaWin (Gast)
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> kaufe nicht etwas, das von vorne herein schon überteuert ist

Rechne mal nach:

> Es sind ca. 30 Relais verbaut
> - welchen FlipFlop
> - welche Transistoren würdet ihr verwenden?

wenn man folgendes baut


Jeder Magnetspulenartikel wird mit 4 Dioden 1N4004 ergänzt

        +---|>|---+
        |  +---+  |
a--|<|--+--| \ |--+
           |   |  +---c
b--|<|--+--| \ |--+
        |  +---+  |
        +---|>|---+

Zur Ansteuerung verwendet man 1 x ULN2803 und 1 x UDN2981
verschaltet als Matrix, an jedem Ausgang des UDN2981 hängen also
8 Magnetartiekel, an jedem Ausgang des ULN2803 ebenfalls 8
Spulen, so daß insgesamt 64 Spulen mit nur 2 Bausteinen und
16 Leitungen zur Anlage schaltbar sind, je 4 Weichen etc. lassen
dich elegant zu Gruppen mit nur 5 Zuleitungen verschalten damit
die Kabel nicht zu lang werden (und Geld kosten).

 UDN2981
 +-----+
 |     |-------+--------+---...
 :     :       |        |
 :     :       c1       c2

            +a1 +b1  +a2 +b2
            |   |    |   |
            |   |    |   |
            +a9 +b9  +a10+b10
            |   |    |   |
            :   :    :   :
            |   |    |   |
          +-----------------...
          |
ULN2803   |
          +-----------------...

Damit lassen sich 32 Magnetartikel steuern, bisherige Kosten 4.02€

Gesteuert wird immer von einem uC oder Laptop aus, der sorgt auch
für die Sequenierung,
damit man niemals mehr Strom braucht als ein einzelner Magnetartikel
benötigt (meist also nicht als 0.5A aus den 16V, spart ungemein
am Trafo) und problemlos Kombinationen schalten kann (Fahrstrassen
oder gegensetig verriegelnde). Das alles kostet keine cent mehr.
Als Anzeige das Display des Laptops wie es auch die aktuellen
Stellwerke der Bahn machen.

Natürlich könntest du auch 64 Taster und 32 rote und 32 grüne LEDs
an einen Microcontroller (oder eine mit üblichen ICs aufgebaute
komplexere Schaltung eben mit 64 FlipFlops) anschliessen, der sogar über
einen Stromausfall hinweg die aktuelle Stellung der Weichen etc.
speichett
(oder beim Einschalten der Anlage alle auf eine Grundstellung bringt).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Clecksi _h (clecksi_h)

>sind, dass es genügt wenn man den Taster einfach ein bisschen länger
>drückt (bis man das Klappern beim Schalten der Weiche hört).

Die summt. Und ja, ein normaler Tastendruck von von ~0,5s reicht.

>>Mit einem HEF4001 kann man je zwei Gatter zu einem RS-FlipFlop 
>>zusammenschalten.

>Kenn mich da leider nicht so gut aus -> wie ist das gemeint?

Siehe Anhang.

>Mir get es darum es zu bauen, denn wenn der Zug erst mal fährt, wird es
>schnell langweilig.

Der Weg ist das Ziel. Modellbau meets Philosophy. ;-)

> Daher mache ich es so wie ich es für am besten
>halte, und kaufe nicht etwas, das von vorne herein schon überteuert ist
>und dann wahrscheinlich nicht so funktioniert wie ich es gerne hätte.

Naja, das wird eher nicht passieren. Das Zeug funktioniert schon.

MfG
Falk

Autor: Clecksi _h (clecksi_h)
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@MaWin

Danke, klingt einleuchtend.

Das größte Problem dabei ist nur, dass ich mich mit µC Programmierung 
nicht auskenne und ich will nicht jedes mal einen Laptop mitschleifen 
wenn ich irgendetwas mache. Außerdem gibt es noch Züge, die ich sowiso 
über eine externe Lokmaus steuern muss. Daher erst so, dass das ganze 
auch ohne funktioniert.

Nachträglich alles über µCs anzusteuern dürfte eigentlich dann auch kein 
Problem mehr sein. Nur da das ganze System "Digital" ist kann ich die 
Weichen auch über ein Protokoll über das Gleissystem steuern. Da 
bräuchte ich sowiso einen Decoder und es ginge alles in einem.
Hier ist zur digitalen Ansteuerung alles dokumentiert.
http://www.opendcc.de/

@Falk Brunner

Jetzt versteh ichs.
Das war auch mein ursprünglicher Gedanke (nur mit Relais), dann bin ich 
auf Flip Flops gekommen, weil ich dachte ich bin dadurch billiger und 
habe weniger Teile, was den Verschaltungsaufwand und die Fehlerquellen 
minimiert.
Dann habe ich mich an euch gewendet, da ich keine Erfahrung mit diesen 
Bauteilen habe.

mfg

Autor: Juppi J. (juppiii)
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Die Magnetweichen Antriebe sind recht teuer.
Es gibt schon Motorweichenantriebe für 15 Eus,mit Herzstückumschaltung

Autor: MaWin (Gast)
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> Das größte Problem dabei ist nur, dass ich mich mit µC
> Programmierung nicht auskenne

Das ist durchaus das übliche Problem, weil Modelleisenbahnbauer
sich meist nicht damit auseinandergesetzt haben,
aber sei dir sicher: Die Vereinfachung und Kostenersparnis,
den Mikrocontroller seit der Schaltungstechnik der 70ger Jahre
auf der du noch stehst bringen, ist es wert, sich damit zu
beschäftigen, nicht ohne Grund sind praktisch alle Logikschaltungen
der 70ger inzwischen obsolet und durch uc ersetzt worden,
und zwar VORHER:

> Nachträglich alles über µCs anzusteuern dürfte eigentlich dann
> auch kein Problem mehr sein

Ein gigantisches Problem. Erstens hast du den 10-fachen Aufwand
und damit Kosten,
und zweitens ein System welches nie störungsfrei funktionieren
wird.

Eines der wichtigsten Probleme ist die Schnittstelle zwischen
empfindlichem uC und rustikaler Modellbahntechnik. Die muss
störsicher sein, und dazu will man möglichst wenige Leitungen
denn solide Schnittstellen sind teuer. Man will nicht hunderte
von Leitungen für Taster, Lämpchen, Magnetartikel alle auf
störsicher umbauen.

Clecksi _h, die anderen haben den Lernschritt schon hinter sich...

Es muß kein volldigitales System sein, aber wenn du Weichen
und Signale eines Tages per uC steuerbar haben willst, dann
solltest du nicht damit anfangen, sie mit Lämpchen und Tasten
aufzubauen. Und wenn du ein Stellpult willst, dann solltest du
nicht dem Gleisbildstellwerk nachäffen, welches selbst in der
richtiegn Bahn auf Grund des irrwitzigen Aufwands und Preises
nur ein paar mal realisiert wurde, bevor heute endlich alles
per PC visualisiert wird.

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