Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Umkehrschaltung mit einem Taster


von Horst G. (Gast)


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Guten Tag liebe Forenfreunde,

ich benötige Eure Kompetenz bei der Lösung eines Problems:

Ich möchte gerne einen DC Motor(ca. 3V/100mA)mit einer Schaltung 
steuern, so dass dieser mit nur einem Taster die Richtung ändern kann.

Es soll kein Schalter verwendet werden, sonder nur ein Taster. Beim 
drücken des Knopfs soll der Motor dann jeweils in die andere Richtung 
drehen, bis der Taster erneut gedrückt wird.

Belesen habe ich mich aber konnte leider keine passende Lösung finden. 
(FlipFlop-Schaltung, H-Brücke etc.)

Es soll möglichst analog sein oder vielleicht gibt es eine Vorhandene 
Schaltung oder Platine. Arduino oder sonstige Lösungen möchte ich 
erstmal außen vorlassen, da ich mich mit Programierung und ICs nicht gut 
auskenne. Einen Bausatz oder eine andere Schaltung bekomme ich 
zusammengelötet. Ob sich mein allerdings analog realisieren lässt?

Herzliche, Dank für Eure Antworten,

Horst

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Horst G. schrieb:
> Es soll möglichst analog sein oder vielleicht gibt es eine Vorhandene
> Schaltung oder Platine.

Schon digital. Viel mehr als "Taster gedrückt" und "Taster nicht 
gedrückt" gibt es ja nicht.

Die Schaltung, die du suchst, nennt sich prinzipiell erst einmal "T 
Flipflop" oder eine Erweiterung der bistabilen Kippstufe.

Dazu dann wie du erwähnt hast eine H-Brücke.


Aber:
Je nach Größe und Funktion des Motors kann es für die Mechanik, den 
Motor oder auch die H-Brücke tödlich sein, bei Vollgas voraus sofort den 
Rückwärtsgang einzulegen.

Dabei entstehen hohe Ströme, die die Steuerung erst einmal wegstecken 
muss. Vom mechanischen Schlag auf Motor, Getriebe,... mal abgesehen.

Richtiger Weg:
Linkslauf -> Warten bis der Motor steht -> Rechtslauf

Mit betätigen des Tasters muss der Motor ausgeschaltet und dann 
verzögert in die andere Richtung wieder eingeschaltet werden.



Auch das ließe sich durch diskrete Schaltungen noch lösen. Wie sinnvoll 
so eine Schaltung wäre, ist dir überlassen.

von bingo (Gast)


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Schrittschaltrelais 2x um heisst Dein Freund

von MaWin (Gast)


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Horst G. schrieb:
> Es soll kein Schalter verwendet werden, sonder nur ein Taster. Beim
> drücken des Knopfs soll der Motor dann jeweils in die andere Richtung
> drehen, bis der Taster erneut gedrückt wird.

Und nicht-drehen soll der Motor wohl niemals... (immer diese 
offensichtlich unzureichenden Überlegungen) ....denn dafür gibt es ja 
keinen Taster mehr.

von HildeK (Gast)


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Horst G. schrieb:
> Belesen habe ich mich aber konnte leider keine passende Lösung finden.
> (FlipFlop-Schaltung, H-Brücke etc.)
Die beiden oder statt H-Brücke ein FF + Relais mit zwei 
Umschaltkontakten.

> Es soll möglichst analog sein oder vielleicht gibt es eine Vorhandene
> Schaltung oder Platine.
Analog ist das ja nicht: entweder vorwärts oder rückwärts. Das sind nur 
zwei Zustände, kein weicher Übergang. Da ist der Aufwand dann deutlich 
größer und wäre sinnvoll mit einem µC zu lösen.
Das ist aber genau auch das Problem: einen Motor hart auf 
Richtungsumkehr schalten macht man nicht. Die Schaltung sollte schon 
einen Zwischenschritt machen mit AUS bis der Motor (fast) steht.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Horst G. schrieb:
> Ich möchte gerne einen DC Motor(ca. 3V/100mA)mit einer Schaltung
> steuern, so dass dieser mit nur einem Taster die Richtung ändern kann.
Muss diese Schaltung auch mit diesen 3V laufen?
Nur zur Sicherheit: woher kommen die 3V?

Sebastian R. schrieb:
> hohe Ströme, die die Steuerung erst einmal wegstecken muss.
Naja, so einen 0,3W Motor kann man schon mal hart umschalten, wenn es 
nicht allzu oft passiert und der Rest (Mechanik + Versorgung) das 
mitmacht.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Horst G. schrieb:
>
> Es soll möglichst analog sein oder vielleicht gibt es eine Vorhandene
> Schaltung oder Platine. Arduino oder sonstige Lösungen möchte ich
> erstmal außen vorlassen, da ich mich mit Programierung und ICs nicht gut
> auskenne. Einen Bausatz oder eine andere Schaltung bekomme ich
> zusammengelötet. Ob sich mein allerdings analog realisieren lässt?
>
> Herzliche, Dank für Eure Antworten,
>
> Horst

Auch hierfür gibt es die Toggle Flip Flop Lösung mit nur einem 
Transistor. Parallel zum Relais kann noch ein zweites Relais als 
Polwendeschalter für den Spielzeugmotor geschaltet werden.

von Horst G. (Gast)


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Mensch Ihr seid ja klasse, das ging ja richtig flott!


Sebastian R. schrieb:
> Die Schaltung, die du suchst, nennt sich prinzipiell erst einmal "T
> Flipflop" oder eine Erweiterung der bistabilen Kippstufe.
>
> Dazu dann wie du erwähnt hast eine H-Brücke.

T-Flip Flop zusammen mit einer H-Brücke werde ich mir anschauen

HildeK schrieb:
> Die beiden oder statt H-Brücke ein FF + Relais mit zwei
> Umschaltkontakten.

bingo schrieb:
> Schrittschaltrelais 2x um heisst Dein Freund

Schaue ich mir ebenfalls beides an!


gibt es fertige Bausätze für den Modellbau Bereich?
Evtl. auch aus Fernost? Habe bei den einschlägigen Elektronik Seiten auf 
die schnelle keine Lösung gefunden





Sebastian R. schrieb:
> Dabei entstehen hohe Ströme, die die Steuerung erst einmal wegstecken
> muss. Vom mechanischen Schlag auf Motor, Getriebe,... mal abgesehen.

Ich versuche den Aufbau noch etwas genauer zu beschreiben:

1. Der Motor verträgt 6V und läuft nur auf 3V also vermutlich noch 
Reserve für die Last beim direkten Umschalten.

2. Habe eben die Last im Betrieb nochmal gemessen, es sind nur 20mA, 
keine 100mA!

3. Der Motor hängt an keinem Getriebe und trägt so gut wie keine Last. 
Also dreht fast leer.


MaWin schrieb:
> Und nicht-drehen soll der Motor wohl niemals...

4. Genau, der Motor soll konstant in die eine Richtung laufen oder in 
die andere. Abschalten brauch der nicht.

5. Mit digital meinte ich eine Microcontroller Lösung die ich möglichst 
vermeiden möchte, das wär ungenau von mir beschrieben.

Lothar M. schrieb:
> Muss diese Schaltung auch mit diesen 3V laufen?
> Nur zur Sicherheit: woher kommen die 3V?

6. es geht auch mit 2V oder 1,5V aber bei 3V ist die Drehzahl am 
gefälligsten. Batterie oder Netzteil ist geplant, möchte lieber ein 
Netzteil benutzen.

von Harald W. (wilhelms)


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Horst G. schrieb:

> gibt es fertige Bausätze für den Modellbau Bereich?

Notfalls reicht ein einzelnes Stromstossrelais mit zwei Umschalt-
kontakten. Für ein einzelnes Bauelement bracht man dann auch
keinen Bausatz.

von Horst G. (Gast)


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von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Horst G. schrieb:
> Würde dieses hier passen?

Das hat aber zwei Spulen. Du brauchst nur eine Spule!

bingo schrieb:
> Schrittschaltrelais 2x um heisst Dein Freund

von Harald W. (wilhelms)


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Horst G. schrieb:

> 
https://www.conrad.de/de/p/hongfa-hfd2-005-s-l2-d-printrelais-5-v-dc-3-a-2-wechsler-1-st-629512.html
>
> Würde dieses hier passen? (gibt es auch als 3V Version)

Das ist ein bipolares Relais. Das heisst Du brauchst einen Taster
an die eine Wicklung für die eine Drehrichtung. Und einen zweiten
Taster an die andere Wicklung für die andere Drehrichtung.

von Stefan F. (Gast)


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Ich kann auch nur dringend davon abraten, die Laufrichtung eines Motors 
abrupt zu wechseln. Dazwischen muss eine angemessene Pause eingefügt 
werden.

Das kann man manuell mit einem Polwende-Schalter erreichen: 
https://www.strippenstrolch.de/grafiken15/polwender-2-2.jpg

Oder eben ein Relais dementsprechend beschalten. Mit fällte da 
allerdings gerade kein ein, dass man mit einem einfachen Taster 
Umschalten kann. Da brauchst du wahrscheinlich schon zwei Relais* oder 
Elektronik.

*) Ein Stromstoßrelais und ein zweites "normales" Relais mit 2xUM 
Kontakten, die du als Polwender verwendest.

Guck Dir auch mal diese Seite an, da sind viele Varianten der Schaltung 
erklärt: https://www.strippenstrolch.de/menue-1.html

von HildeK (Gast)


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Ich vermute mal, der TO will das mit den 3V betreiben. Gibt es überhaupt 
Stromstoßrelais für 3V Versorgung? Wenn nicht, dann wäre das mehrfach 
Genannte mal außen vor und der Vorschlag von 'Ach du grüne Neune' rückt 
wieder näher.
Oder mit zwei Flipflops: Vor_EIN - AUS - Rück_EIN - AUS usw. + H-Brücke.

Horst G. schrieb:
> 2. Habe eben die Last im Betrieb nochmal gemessen, es sind nur 20mA,
> keine 100mA!

Dann blockiere den Motor mal und messe erneut!
Und beim Umpolen im schnellen Lauf ist der Strom noch größer.

von Horst G. (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Das hat aber zwei Spulen. Du brauchst nur eine Spule!


Harald W. schrieb:
> Das ist ein bipolares Relais. Das heisst Du brauchst einen Taster
> an die eine Wicklung für die eine Drehrichtung. Und einen zweiten
> Taster an die andere Wicklung für die andere Drehrichtung.


Danke für die Hinweise, das hilft! Dann wäre es dieses? Schaltet ab ca. 
2,5V mit einer Spule + 2poliger Wechsler.

https://de.rs-online.com/web/p/monostabile-relais/1762810/

Der Anschluss ist dann wie bei einer Polwendeschaltung mit Schalter, nur 
das hier eben das Relais verpolt und nicht manuell über einen Schalter, 
richtig? -> Das ist genau das was ich suche.

Stefanus F. schrieb:
> Ich kann auch nur dringend davon abraten, die Laufrichtung eines Motors
> abrupt zu wechseln. Dazwischen muss eine angemessene Pause eingefügt
> werden.

Nach reichlichem überlegen gehe ich das Risiko ein.

Stefanus F. schrieb:
> Guck Dir auch mal diese Seite an, da sind viele Varianten der Schaltung
> erklärt: https://www.strippenstrolch.de/menue-1.html

Eine tolle Seite, die hatte ich im Vorfeld schon durchsucht, den Aufbau 
mit der Umkehrschaltung mit einem Taster ohne Microcontroller habe ich 
übersehen, wo befindet sich die Schaltung auf der Seite genau? Ein 
Polwendeschalter, (wie ganz am Anfang geschrieben) ist leider nicht 
gewünscht.

HildeK schrieb:
> Gibt es überhaupt
> Stromstoßrelais für 3V Versorgung? Wenn nicht, dann wäre das mehrfach
> Genannte mal außen vor und der Vorschlag von 'Ach du grüne Neune' rückt
> wieder näher.


Ich hoffe das klappt mit dem oben verlinkten Relais, das wäre Spitze 
wenn es im Endeffekt so einfach wäre.

HildeK schrieb:
> Dann blockiere den Motor mal und messe erneut!
> Und beim Umpolen im schnellen Lauf ist der Strom noch größer.

In der Spitze sind es ca. 60mA.
Da der Motor wenig kostet, noch Reserven hat und sich unkompliziert 
tauschen lässt, versuche ich es einfach mal und schaue wie lange der 
hält.

Sofern das mit dem Relais läuft bin ich zufrieden! Danke für die 
zielführenden Antworten, Ihr seid echt gut! :-)

von Jörg R. (solar77)


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Das Bild mit der Motorsteuerung habe ich mal in einem anderen Thread 
gepostet. Als Gedankenspiel habe ich die Schaltung um einen CD4017 
erweitert. Der Taster schaltet nacheinander die Ausgänge durch. Ausgang 
Q1 lässt den Motor rechts herum laufen. Ein weiterer Tastendruck stoppt 
den Motor. Der nächste Tastendruck lässt den Motor links herum laufen. 
Ein weiterer Tastendruck stoppt den Motor wieder und resetet den 
CD4017...und das Spiel beginnt von vorn.

Eine Richtungsumkehr ohne den Motor zu stoppen wäre durch andere 
Beschaltung der Ausgänge möglich...aber nicht empfehlenswert. Das wurde 
bereits erwähnt.

Was in der Skizze fehlt ist POR (wichtig) für den 4017 sowie die 
Tastenentprellung für den CLK-Eingang. Der hat 
Schmitt-Trigger-Charakteristik was die Entprellung einfach macht.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Horst G. schrieb:
> den Aufbau mit der Umkehrschaltung mit einem Taster
> ohne Microcontroller habe ich übersehen

Du hast nichts übersehen. Für genau deine Anfrage hat er keine fertige 
Lösung parat.

Beitrag #5961713 wurde von einem Moderator gelöscht.
von HildeK (Gast)


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Horst G. schrieb:
> Dann wäre es dieses? Schaltet ab ca.
> 2,5V mit einer Spule + 2poliger Wechsler.
>
> https://de.rs-online.com/web/p/monostabile-relais/1762810/

Ja, das ist für deine Anforderungen verwendbar.
Die Abbildung zeigt allerdings den 5V-Typ, der Code müsste sein /003-M.
Bei 45Ω Spulenwiderstand braucht das Teil angezogen 66mA.

von Horst G. (Gast)


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HildeK schrieb:
> Ja, das ist für deine Anforderungen verwendbar.
> Die Abbildung zeigt allerdings den 5V-Typ, der Code müsste sein /003-M.
> Bei 45Ω Spulenwiderstand braucht das Teil angezogen 66mA.


Danke für die Bestätigung! Die Typenbezeichnung in der RS Beschreibung 
ist. HFD2/003-S-D sollte also die 3V Version als empfindliche Ausführung 
sein.

Das Bild zeigt wohl die 5V Version mit Doppelspule.

von HildeK (Gast)


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Horst G. schrieb:
> Die Typenbezeichnung in der RS Beschreibung
> ist. HFD2/003-S-D sollte also die 3V Version als empfindliche Ausführung
> sein.

Im Datenblatt fehlt allerdings bei 3V die empfindliche Version, die gibt 
es erst ab 5V (oder ich habe eine stärkere Sehschwäche als vermutet :-) 
).

von Harald W. (wilhelms)


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HildeK schrieb:

> Bei 45Ω Spulenwiderstand braucht das Teil angezogen 66mA.

Auf gut deutsch: Das Relais braucht mehr Strom als der Motor.

von Harald W. (wilhelms)


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Horst G. schrieb:

> Dann wäre es dieses? Schaltet ab ca.
> 2,5V mit einer Spule + 2poliger Wechsler.
>
> https://de.rs-online.com/web/p/monostabile-relais/1762810/

Das ist ein "normales" Relais. D.h. es braucht den Strom während
der gesamten angezogenen Phase. Vielleicht könntest Du Dich doch
an den Gedanken gewöhnen, mit zwei Tastern zu arbeiten. Diese
müssen dann nur jeweis kurz gedrückt werden und das Relais merkt
sich die Schaltstellung.

von MaWin (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Das Bild mit der Motorsteuerung habe ich mal in einem anderen Thread
> gepostet.

Ohne Entprellung ist die Schaltung Murks, das Schaltergebnis ein 
Zufallsspiel.

von HildeK (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Auf gut deutsch: Das Relais braucht mehr Strom als der Motor.

Ja.
Vielleicht würde so was wie im Anhang auch gehen - nur so eine Idee.

Das C muss ungepolt sein und vermutlich einige (zehn)µF haben. Der R 
soll während der Drückpausen das C entladen, kann also abhängig von der 
Bedienhäufigkeit groß sein.

Dann braucht man aber ein L1-Relais, single Coil, latching.

von Jörg R. (solar77)


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MaWin schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Das Bild mit der Motorsteuerung habe ich mal in einem anderen Thread
>> gepostet.
>
> Ohne Entprellung ist die Schaltung Murks, das Schaltergebnis ein
> Zufallsspiel.

Natürlich muss der Taster entprellt werden, deswegen schrieb ich ja...

Jörg R. schrieb:
> Was in der Skizze fehlt ist POR (wichtig) für den 4017 sowie die
> Tastenentprellung für den CLK-Eingang. Der hat
> Schmitt-Trigger-Charakteristik was die Entprellung einfach macht.

: Bearbeitet durch User
von Horst G. (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Das ist ein "normales" Relais. D.h. es braucht den Strom während
> der gesamten angezogenen Phase. Vielleicht könntest Du Dich doch
> an den Gedanken gewöhnen, mit zwei Tastern zu arbeiten. Diese
> müssen dann nur jeweis kurz gedrückt werden und das Relais merkt
> sich die Schaltstellung.

Guter Punkt, jedoch ist ein Taster maßgeblich. Die ständige Lastaufnahme 
von dem Relais ist dabei nicht so wichtig.

Harald W. schrieb:
> Auf gut deutsch: Das Relais braucht mehr Strom als der Motor.

Genau, so hatte ich das auch verstanden.

HildeK schrieb:
> Im Datenblatt fehlt allerdings bei 3V die empfindliche Version, die gibt
> es erst ab 5V (oder ich habe eine stärkere Sehschwäche als vermutet :-)
> ).

Hatte das so gelesen, das bei der monostabilen Version eine 3V/sensible 
Variante verfügbar ist mit 50mA Lastaufnahme bei 60ohm aber ich kann 
mich täuschen.

von Jörg R. (solar77)


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Jörg R. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Jörg R. schrieb:
>>> Das Bild mit der Motorsteuerung habe ich mal in einem anderen Thread
>>> gepostet.
>>
>> Ohne Entprellung ist die Schaltung Murks, das Schaltergebnis ein
>> Zufallsspiel.
>
> Natürlich muss der Taster entprellt werden, deswegen schrieb ich ja...

Ist aber auch egal, den TO interessiert die Schaltung wohl nicht....

von Horst G. (Gast)


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Habe jetzt doch die 5V Version bestellt, da die 3V Variante bei RS nur 
als 5er Pack erhältlich ist.

Bei Reichelt gab es das einzeln. Der Vollständigkeit halber:

https://www.reichelt.de/signalrelais-monostabil-2-wechsler-2a-hfd2-5v-p101939.html?PROVID=2788&gclid=EAIaIQobChMI-pHIoo235AIVRLTtCh03BATGEAAYASAAEgKw6_D_BwE&&r=1

Jörg R. schrieb:
> Ist aber auch egal, den TO interessiert die Schaltung wohl nicht....

War ganz interessant zu lesen aber ich habe mich jetzt erstmal für die 
einfache, wenn auch suboptimale Variante entschieden. ;-) Vielleicht 
wird das trotzdem noch wichtig wenn die Relais Lösung nicht klappt.

Ich werde berichten, vielen Dank!

von HildeK (Gast)


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Horst G. schrieb:
> Hatte das so gelesen, das bei der monostabilen Version eine 3V/sensible
> Variante verfügbar ist mit 50mA Lastaufnahme bei 60ohm aber ich kann
> mich täuschen.

Dein Bild zeigt aber die L1-Version, also Latching, bistabil mit einer 
Spule - nicht monostabil!
Da musst du jedes Mal umpolen, wenn du in den anderen Zustand willst.
Das wäre aber das Richtige für meine Skizze oben ...

von Horst G. (Gast)


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HildeK schrieb:
> Dein Bild zeigt aber die L1-Version, also Latching, bistabil mit einer
> Spule - nicht monostabil

Alles klar, da war ich mir nicht sicher ob der Begriff latching mono 
oder bistabil zuzuordnen ist.

Habe aber ein monostabiles mit 5V bestellt. Dann wird es die M, also 
weniger sensible Version sein.

von HildeK (Gast)


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Bei Reichelt entsprechend deines Links oben?
Da steht:
Artikelnummer des Herstellers    HFD2/005-S-D
Wenn Reichelt auch liefert, wie beschrieben, dann ist es die 
empfindliche Version.

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