Digitale Steuerungen

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1 Digitale Steuerungen Digitale Steuerungen mit Crocodile Technology Realschule Duisburg Rheinhausen Seite 1 / 9

2 Oberfläche von Crocodile Technology Hauptmenu Digitale Komponenten Eingabe Logik-Gatter Mikroprozessoren Verarbeitung Integrierte Schaltkreise Ausgabe

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6 Digitale Steuerungen 1. Direkte Steuerungen Bei einer "direkten Steuerung" beeinflusst im einfachsten Fall eine Eingabegröße E eine Ausgabegröße A, kurz: E --> A Beispiele: a. Du drückst auf einen Knopf, das Licht geht an. b. Wenn es warm ist, soll der Lüfter (wheel) angehen. Eine Eingabegröße E kann aber auch zwei oder mehr Ausgabegeräte ansteuern: Beispiel: Wenn es regnet, sollen die Heizung und das Schild (sign) "Heizung an" angehen. Seite 2 / 9

7 Digitale Steuerungen 2. Steuerungen mit Verarbeitung der Eingangssignale Sollen mehrere Eingabegeräte ein Ausgabegerät ansteuern, so wird es komplizierter Wir müssen dem Anzeigegerät mitteilen wie es auf die Eingabegeräte reagieren soll; die Eingabesignale müssen zuerst "verarbeitet" werden. EVA Modell einer Steuerung Die einfachsten Verarbeitungs-Bausteine sind: UND ODER Beispiele: a. Wenn es hell UND warm ist, soll der Lüfter (wheel) angehen. NICHT b. Wenn Du unten an der Straße ODER oben an der Wohnungstür den Taster (Klingelknopf) betätigst, soll es klingeln. c. Wenn es NICHT warm (kalt) ist, soll die Heizung angehen. Seite 3 / 9

8 Einfache Steuerungen 1. Die Ware soll nur ausgeworfen werden, wenn eine Münze eingeworfen wird. 2. Wenn das Fenster geöffnet ist und es regnet soll die Klingel ertönen. 3. Wenn es regnet oder nicht hell ist, soll Licht eingeschaltet werden. 4. Wenn es [ dunkel ist und regnet ] oder [ es kalt ist ], soll die Heizung eingeschaltet werden

9 Digitale Steuerungen 3. Verarbeitungs-Bausteine können miteinander gekoppelt werden Beispiele: a. Wenn es regnet und das Fenster geöffnet ist, soll gepulster Alarm ausgelöst werden. b. Ist es dunkel und jemand steht vor der Tür (Fußkontakt), soll das Licht angehen. dunkel = NICHT hell c. Wenn es (dunkel UND regnerisch) ODER kalt ist, soll die Heizung angehen. d. Wenn es (dunkel UND regnerisch) ODER kalt ist, soll die Heizung angehen, aber nur wenn das Fenster geschlossen ist. e. Wenn es dunkel ist, soll das Licht angehen. Ist es dunkel und kalt, soll zusätzlich die Heizung angehen, aber nur, wenn das Fenster geschlossen ist. Seite 4 / 9

10 Digitale Steuerungen 4. Hold und Reset Manchmal müssen Signale gehalten werden, obwohl das auslösende Ereignis schon lange vorbei ist. Beispiel: Ein Patient kann durch Drücken einer Ruftaste über eine Leuchtanzeige die Krankenschwester rufen. Anders als bei einer Türglocke muss der Tastendruck zu einer dauerhaften Meldung führen, um auch dann noch bemerkt zu werden, wenn die Ruftaste nicht mehr gedrückt ist. Die Leuchtanzeige wird von der Krankenschwester mit einer Rückstelltaste gelöscht. Schrittweise Lösung: 1. Der Patient drückt den Alarmknopf 2. Der Alarm, einmal ausgelöst, muss gehalten werden, damit er auch ertönt, falls der Patient den Knopf nicht mehr drücken kann. Trick: Rückführung des Ausgangs-Signals auf den Eingang. 3. Der Alarm muss auch wieder gelöscht werden können. Seite 5 / 9

11 Digitale Steuerungen Da Hold und Reset - Schaltungen häufig vorkommen, hat man dafür ein eigenes Bauteil entwickelt, das RS-Flip-Flop: Ein Signal an S setzt den Ausgang A auf high. Dieses Signal bleibt solange bestehen, bis ein High - Signal an R ankommt. Krankenbett-Alarm mit RS-FlipFlop Seite 6 / 9

12 Digitale Steuerungen Weitere Beispiele für Hold und Reset a. Wenn es dunkel ist und das Fenster geöffnet wird, soll Alarm ausgelöst werden. (Löschen des Alarms über Druckknopf). b. Der Lehrer möchte wissen, ob es in der Klasse zu laut ist, wenn er nicht da ist. Nach Scharfstellen der Anlage soll eine Lampe blinken, wenn es laut war. c. Eine Ofen soll nach Drücken des Startknopfes an sein, aber nur solange die Tür zu ist. d. Gartenhäuschenalarm Wenn die Alarmanlage im Gartenhäuschen scharf gestellt ist, soll über Funk im Wohnhaus ein Alarm ausgelöst werden, sobald die Türe (Fenster) geöffnet wird. a. Der Alarm soll bestehen bleiben, bis im Wohnhaus RESET gedrückt wurde. b. Der Alarm soll bestehen bleiben, bis im Gartenhäuschen RESET gedrückt wurde. e. Sparkassenalarm Wenn die Alarmanlage in der Sparkasse scharf gestellt ist, soll über Funk bei der Polizei ein Alarm ausgelöst werden, sobald die Türe (Fenster) gewaltsam geöffnet wird (Rüttelalarm/Flipper tilt sensor oder Schweißbrenner/Wärmesensor ). Wenn die Türe nicht gewaltsam (mit Schlüssel) geöffnet wird, soll kein Alarm ausgelöst werden. Einmal ausgelöst, soll der Alarm bestehen bleiben, bis in der Sparkasse RESET gedrückt wurde. f. Getränkeautomat Nachdem Geld eingeworfen wurde, soll der Kunde die Wahl zwischen zwei Getränken haben (Anzeige über sign). Über einen Knopfdruck soll das Getränk ausgeworfen werden. g. Fernseher-Fernbedienung: Druck auf Knopf1 1. Programm (sign) und logische Anzeige, Druck auf Knopf2 2. Programm (sign) und logische Anzeige. Druck auf den Aus-knopf beide aus. Seite 7 / 9

13 Digitale Steuerungen 5. Zustandswechsler mit D-Flip-Flop Bei einer positiven Flanke am Anschluss > wird der Pegel vom Eingang D zum Ausgang Q weitergegeben. Wird D mit NICHT Q verbunden ist, wechselt mit jeder positiven Flanke an > (jedem Drücken des Tasters) der Zustand von Q. Beispiel: Wechselschaltung mit D-Flip-Flop Aufgaben: a. Erweitere die Schaltung zur Treppenhausbeleuchtung mit 4 Tastern und 4 Lampen. b. Fernbedienung einer Autotür: Auf/Zu über einen Taster mit D-Flip-Flop, Türschloss mit "solenoid" (bei analog components electro-mechanics c. Zähler mit D-Flip-Flop (mehrere D-Flip-Flops hintereinander) Seite 8 / 9

14 Digitale Steuerungen 6. Zeitabhängige Steuerungen Ein zeitabhängiges Signal kann einfach über einen Zählerbaustein erzeugt werden: Nach dem Drücken auf Start wird der Zähler über den Kontakt R auf Null gesetzt (Ausgänge A bis D kein Signal); über den S Kontakt des RS-FlipFlops wird dessen Ausgang auf high gesetzt; dieses Signal startet den Zähler über EN; die Signale an > werden jetzt gezählt und der Zählerstand erscheint an den Ausgängen A bis D; nach dem 8. Signal an > ist D high und gibt ein Signal an den R Eingang des FlipFlops und dessen Ausgang geht auf low Signal. Erhält der Eingang > des Zählers jede Sekunde ein Signal, so gibt der Ausgang dieser Schaltung nach Drücken auf den Start-Knopf für 8 Sekunden ein high Signal ab. a. Kühlschrankalarm Ist die Kühlschranktür auf, soll das Licht angehen. Bleibt die Kühlschranktür aber länger als eine bestimmte Zeit auf, soll ein akustischer Alarm ausgegeben werden. b. Haustürbeleuchtung Wenn sich jemand der Haustür nähert (Fußkontakt) und es ist dunkel, soll für eine bestimmte Zeit das Licht angehen. c. Mikrowelle Nach dem Drücken des Start - Knopfes soll für eine vorgegebene Zeit der Ofen an sein und der Drehteller dreht sich. Wird die Tür geöffnet, dürfen die Heizung und der Drehteller nicht an sein und die Beleuchtung muss angehen. Seite 9 / 9

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