Lichtsteuerung per Logik-Gatter

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Daffid
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Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Daffid » Mo 30. Mär 2020, 10:18

Ich habe mich daran gewagt einen Schaltplan zu entwickeln. Bitte habt Verständnis für die Darstellung aber ich blicke Eagle noch nicht ganz.
Ich habe an meiner Garage ein Licht das mittels unterschiedlicher Eingänge geschaltet werden soll. Ich hoffe meine Herangehensweise ist so in Ordnung:
Die vier Eingänge sind ein Bewegungsmelder, ein Schalter für Dauerlicht, ein Relaisausgang des Torantriebs und ein „komplett-Aus-Schalter“. Ich habe mir eine Wahrheitstabelle gemacht und per KV-Diagramm meine Logik erstellt.
Im Anhang der Schaltplan der daraus entstanden ist zu dem ich ein paar Fragen habe.

1. Sind die Pull-Down Widerstände so korrekt verschaltet?
2. Wie viel Ohm sollten die Pull-Downs haben?
3. Kann ich die Ausgänge der drei UND-Gatter wie gezeichnet an ein Relais anschließen um ein ODER zu erhalten?
4. Kann ich an die nicht benötigten Eingänge der UND-Gatter direkt 5V legen um den auf 1 zu ziehen?
5. Kann oder soll ich da noch irgendwo eine Sicherung einbauen, wenn ja wo?

Fragen über Fragen, falls ich hier mit Kanonen auf Spatzen schießen sollte dann raus damit. Ich bin für andere Lösungsansätze offen.

Vielen Dank
De Daffid
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Wahrheitstabelle.JPG
Schaltplan2.JPG

andreas6
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von andreas6 » Mo 30. Mär 2020, 10:47

Deine Schalter machen alle das gleiche: Sie schließen die 5V-Speisung kurz. Mehr passiert in der Schaltung nicht.

MfG. Andreas

Daffid
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Daffid » Mo 30. Mär 2020, 10:53

Ach du scheiße.

Ist es so besser?
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Schaltplan3.jpg

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Joschie
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Joschie » Mo 30. Mär 2020, 11:13

Auch wenn das ganze nicht genau auf deine Frage abziehlt, aber ich würde das ganze viel einfacher mit zwei Relais lösen.

Ich hoffe man kann das erkennen was ich mein.
schalt.jpg
Grüße
Josef

andreas6
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von andreas6 » Mo 30. Mär 2020, 11:23

Jetzt könnte die Logik arbeiten. Die Pin 14 der Logikchips könnten noch ein wenig 5V vertragen. Gatterausgänge darf man normalerweise nicht zusammen knoten. Da könnte eine Entkopplung über Dioden helfen (wired OR).

MfG. Andreas

Daffid
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Daffid » Mo 30. Mär 2020, 11:26

Joschie hat geschrieben:
Mo 30. Mär 2020, 11:13
Auch wenn das ganze nicht genau auf deine Frage abziehlt, aber ich würde das ganze viel einfacher mit zwei Relais lösen.

Ich hoffe man kann das erkennen was ich mein.
schalt.jpg

Grüße
Josef
Hallo Josef, danke für diese Vereinfachung.... Habe da wohl zu kompliziert gedacht.

Kurz nachdem ich den Beitrag erstellt habe, ist mir auch aufgefallen, dass ich das Inverterglied ja komplett weglassen könnte wenn ich Wechselschalter/relais nutzen würde.

Ursprünglich wollte ich die Steuerung komplett im Niedervoltbereich (12V DC) machen um mir den Elektriker zu sparen.

Herrlich. Danke

Daffid
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Daffid » Mo 30. Mär 2020, 11:27

andreas6 hat geschrieben:
Mo 30. Mär 2020, 11:23
Jetzt könnte die Logik arbeiten. Die Pin 14 der Logikchips könnten noch ein wenig 5V vertragen. Gatterausgänge darf man normalerweise nicht zusammen knoten. Da könnte eine Entkopplung über Dioden helfen (wired OR).

MfG. Andreas
Danke für deine Rückmeldung. Werde ich mir für das nächste mal merken.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von berferd » Mo 30. Mär 2020, 13:18

Vorsicht: der eigentliche Haken bei solchen Schaltungen ist, das ganze gegen Funkstörungen etc stabil zu machen. Weiss nicht wie gut es ist, TTL-Signale meterweise durch die Gegend zu ziehen (vermutlich ungeschirmtes Kabel?). Robuster als CMOS, aber dennoch... eventuell gibts dann grosse Lichtorgel wenn Du einen Schweisstrafo einschaltest, Funk einstreut usw... Denk auch daran dass viele Schalter einen Mindeststrom (und/oder Spannung?) brauchen, zwecks Kontaktreinigung. Insofern kann es sein, dass Deine NYM-verkabelten Schalter nach ein paar Monaten nicht mehr funktionieren. Vom ersten Blitzschlag in der Nähe mal gar nicht zu sprechen...

Vielleicht wäre das eine gute Gelegenheit für die Erfahreneren, einen kleinen Abriss zu geben wie man sowas sauber interfaced (stromgesteuert, Potentialtrennung, EMV-Massnahmen gegen Einstreuung usw)

Relais sind da sicher unkritischer. Auch da aber eventuelle Mindestströme über die Kontakte beachten.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Chefbastler » Mo 30. Mär 2020, 13:45

Mal ein paar grundlegende Dinge:

Die meisten Gatter haben Pushpull Ausgänge. Das heißt wenn Ausgangzustand Low schaltet der gegen VSS(0V), bei Ausgangszustand high gegen VCC(+5V). Daher kann man diese nicht einfach miteinender parallel schalten weil diese sonnst gegeneinander arbeiten würden. Um das zu tun brauchts OR Gatter oder Dioden zur Entkopplung.

Das nächste ist, dass die Gatter meist nur sehr wenig Strom Treiben können. Um ein Relais zu Treiben braucht es einen Transistor(BC546 o.ä.) als schaltenden Verstärker.
Freilaufdiode schadet am Relais auch nicht wenn der Transitor länger leben soll.

Auch schadet eas nicht wenn nahe an den ICs Kerkos mit 10-100nF in der Versorgung verbaut werden, insbesondere bei CMOS varianten, damit beim Steilflankigen Schalten die Spannung nicht einknickt am IC.

Pulldown Widerstande im bereich 1KOhm bis 10KOm sind meist gute Werte. Niederohmiger macht dass ganze etwas Störunanfälliger und Hochohmiger bruaucht weniger Strom.

Nicht benötigte Eingänge auf 0V oder 5V legen. Nicht offen lassen, besonders CMOS Varianten neigen sonnst gerne zum Oszillator zu werden und sich Totzuschwingen oder manche auch Latchup.
Zuletzt geändert von Chefbastler am Mo 30. Mär 2020, 13:59, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von j.o.e » Mo 30. Mär 2020, 13:57

Ohne die spezielle Schaltung analysiert zu haben, mal ein paar Tipps am Rande:

- Ich würde in einer Logikfamilie bleiben, in diesem Fall in de 4000-er Familie - und alles auf 12V auslegen

- Alle unbenutzte Eingänge auf geeignetes Potential legen, in deinem Fall (UND) auf +

- Die Außenwelt (A/B/C/D) konsequent über EINEN Baustein, z.B. den 4069 ankoppeln. Du hast noch Gatter frei, kannst dir aus -A/-B/-C/-D bei Bedarf die nichtinvertierten Signale erzeugen.

- Wie von Dir richtig eingebaut, braucht es für die Schalter pull-down oder pull-up. Ich bevorzuge meist die pull-up Methode (Schalter schließt nach 0V), muss daher die 5V (12V) nicht nach außen führen sondern die Masse.

- Dem Eingangsbaustein würde ich Serienwiderstände spendieren. 100k sind hier angemessen. Hinter den Widerstand noch ein kleines C (nF-Bereich) schadet auch nicht.

- Für das Relais braucht es sicher noch eine Treiberstufe (z.B. Transistor) sowie eine Freilaufdiode.

Grüße
-joe

PS: Manchmal ist es günstiger in der Wahrheitstabelle die '0' auszuwerten.

Daffid
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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Daffid » Mo 30. Mär 2020, 15:11

Auch wenn ich auf die Relaislösung schwenken werde.

Ihr macht mir echt Mut weiter an der Materie dran zu bleiben und irgendwann mal wieder eine Schaltung zu probieren. Und das ist nicht ironisch gemeint.
Sehr wertvolle Beiträge.
Danke dafür.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von winnman » Mo 30. Mär 2020, 19:35

ich würde auch mit Relais arbeiten, du hast dann einfach viel weniger Probleme mit irgendwelchen eingekoppelten Impulsen, EMV und so weiter.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von Name vergessen » Mo 30. Mär 2020, 23:08

Da sind noch zwei Sachen anzumerken: die ungenutzten Eingänge kann man gefahrlos direkt auf GND oder + legen, ABER wenn man das über einen Widerstand (z.B. 1K) macht, kann man da auch mal eben den anderen Pegel anlegen, ohne was umzubauen.

Außerdem gibt es für genau dieses Wired OR Bausteine mit OC (Open Collector) Ausgängen. Die kann man dann einfach zusammenknoten, weil sie nur nach Masse ziehen, der Knoten braucht dann natürlich einen gemeinsamen Pull-up. Wie schon erwähnt wurde, kann man das Relais nicht mit der normalen Logik schalten, aber es gibt durchaus auch UND mit Leistungsausgang, damit kann es je nach Relais und Baustein dann doch gehen. Ich empfehle trotzdem einen BC548 mit Basiswiderstand und Freilaufdiode, die Kombi hat man normalerweise lagernd (mindestens in irgendwelchem Consumerschrott), oder im Ernstfall sehr viel schneller neu beschafft.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von xoexlepox » Di 31. Mär 2020, 08:03

- Dem Eingangsbaustein würde ich Serienwiderstände spendieren. 100k sind hier angemessen. Hinter den Widerstand noch ein kleines C (nF-Bereich) schadet auch nicht.
Die 100k sind nur bei der 4000er-Serie (CMOS) angemessen. Bei der 7400er-Serie (TTL/5V) müssen für ein "L" ca. 1mA nach GND fließen, da wäre wohl ein Wert von ca. 1k angemessen.

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Re: Lichtsteuerung per Logik-Gatter

Beitrag von j.o.e » Di 31. Mär 2020, 19:21

@xoexlepox:
Hast natürlich recht, 100k in Serie geht bei bei TTL nicht.
Dass ich mich bei den Tips auf 4000er bezog, ging aus dem Zusammenhang nicht 100% hervor. mea culpa ...

Nur am Rande:
Die garantierten Werte eines "TTLers" (SN74xx) von V(IL)max = 0.8V und I(IL)max = -1.6mA lassen Serienwiderstände vom max 500 Ohm zu. Sollte man auch beachten, falls man mit pull-down-Widerständen arbeiten will.

-joe

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