Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

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maximilian
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Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von maximilian » 05 Jun 2020, 00:29

Beim Browsern kam mir der Denkanstoß, dass sowohl das LT Beginner Set als auch dessen Nachfolger, BT Smart Start ein paar interessante Modellsteuerungen enthalten, die dort durch Programmieren gelöst sind. Mir kam nun der Denkanstoß, wie man diese durch konventionelle elektronische Schaltungen ebenfalls aufbauen könnte. Wohlan.
-Das Karussell und die Fußgängerampel sind klassische Monoflops, wobei letztere sowohl einen invertierten als auch einen nicht invertierten Ausgang nutzt
-Die Stanzmaschine nutzt eine AND-Verknüpfung, wobei die Lichtschranke darin einen Inverter benötigt
-Der Händetrockner mit 2 Lichtschranken ist hingegen durch OR zu realisieren
-Komplizierter ist die Waschmaschine, die durch einen Taster gestartet werden soll und sofort ausgeht, wenn man die Tür öffnet-dazu bräuchte man ein Monoflop mit Reset
-Die Schranke mit zwei Endlagentastern, die durch das unterbrechen der Lichtschranke geöffnet und im Anschluss selbstständig schließt-nun, die Schrankenöffnung könnte durch ein Flipflop geschehen, dessen Reset der Endlagentaster im geöfneten Zustsnd darstellt. Wie es dann weitergehen soll, weiß ich auch nicht
-Förderband und Förderband mit Stanze erfordern ebenfalls eine Motorumpolung, wie auch immer daa rein elektronisch hinzubekommen ist.

Karl
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Karl » 05 Jun 2020, 03:23

Hallo,
da Sie schon alle Grundelemente der Digitaltechnik aufgeführt haben, steht einem Supercomputer
ihrerseits nichts mehr im Wege. Prinzipiell reichen nur "NAND-Glieder" und davon nicht wenige.
Da Sie die "moderne" Digitale Elektronik rückentwickeln wollen können Sie dieses Grundschaltungen
und deren Verknüpfungen mit dem Programm "Logisim" ohne Lötarbeit am PC aufbauen und simulieren.
Einige Links:
https://bastler-archiv.de/elektronik/di ... t-logisim/
http://www.cburch.com/logisim/de/index.html
https://tams.informatik.uni-hamburg.de/ ... 74154.html
Es gibt im elektronischen Netz viele Programme um virtuelle Schaltungen aufzubauen,
zu testen und deren Eigenschaften zu erforschen.
Grüße von
Karl

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Pilami
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Pilami » 05 Jun 2020, 08:37

Hallo,
muss es wirklich Elektronik sein?
Viele der Aufgaben sind so einfach, das sie sich mit einer Relaissteuerung realisieren lassen. Z.b. die Waschmaschine läßt sich recht einfach mit Relais lösen. Der Taster setzt die Selbsthaltung und der Türöffnerkontakt löst sie wieder.

Gruss
Lothar

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EstherM
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von EstherM » 05 Jun 2020, 10:34

Hallo,
das geht alles mit Elektrik und Elektromechanik, wie Lothar schon schrieb.
Für AND und OR braucht man nicht mal ein Relais, das geht mit Tastern, Reihen- und Parallelschaltung.
Die Selbsthalteschaltung beim Relais ist jetzt auch nicht besonders komplex. Eine Polwendeschaltung mit einem Relais ist schon komplizierter, aber auch noch gut verständlich. Wir haben neulich in einem anderen Thread gelernt, dass man auch eine Polwendeschaltung mit Zeilschalter nur mit Tastern hinkriegen kann, ganz ohne Relais.
Ich komme da aber an einen Punkt, wo ich die Umsetzung mit einem Controller rein gedanklich einfacher finde. Irgendeine Wartefunktion ist für mich leichter zu programmieren, als eine elektromechanische Zeitschaltung zu verstehen. Trotzdem ist die Elektromechanik irgendwie cooler.
Bestimmt geht das alles auch mit Digitalelektronik. Wahrscheinlich erklären die alten Anleitungen (Hobbylabor?), wie.

Gruß
Esther

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steffalk
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von steffalk » 05 Jun 2020, 13:17

Tach auch!

Und die ft:pedia! :-)

Gruß,
Stefan

juh
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von juh » 05 Jun 2020, 14:45

Ha! Selbst Elektrik und Elektromechanik braucht es nicht, wie (der geniale) A.K.Dewdney vor Jahren schon im Scientific American/Spektrum der Wissenschaft gezeigt hat:

http://robert.surton.net/cs271/apraphulian.pdf :D

lg
Jan
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von steffalk » 05 Jun 2020, 18:25

Tach auch!

... und wie der nicht minder brillante Thomas Püttmann mit fischertechnik darstellte!

https://ftcommunity.de/bilderpool/model ... ery-index/

Gruß,
Stefan

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EstherM
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von EstherM » 05 Jun 2020, 18:45

Hallo zusammen,
wo wir gerade dabei sind:
wie kann ich mit Relais binär bis 3 zählen?
Ich stelle mir vor, dass ich 2 Lämpchen und 3 Taster habe. Wenn ich alle 3 Taster drücke, leuchten beide Lämpchen, wenn ich nur 2 Taster drücke, leuchtet nur 1 Lämpchen (das höherwertige Bit), wenn ich nur 1 Taster drücke, das andere Lämpchen.
Ich möchte das ganze nur elektromechanisch haben, also nur mit Relais und ohne Digitalelektronik.
Für sachdienliche Hinweise wäre ich dankbar.
Gruß
Esther

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von steffalk » 05 Jun 2020, 18:48

Tach auch!

Such mal nach "Volladdierer". Du brauchst ein paar Logikgatter, die Du aber mit Relais darstellen kannst. Das XOR für die "1" geht z.B. durch paarweises Zusammenschalten der beiden "Ausgänge" von Wechselkontakten.

Gruß,
Stefan

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von EstherM » 05 Jun 2020, 19:01

Hallo Stefan,
Danke für den Tipp. Ich bin aber gerade etwas denkfaul, bzw. investiere meinen Hirnschmalz hauptsächlich in ein anderes wohlbekanntes Projekt. Daher suche ich ein fertiges Rezept, das möglichst einfach funktioniert, damit ich mich dann an dem Ergebnis freuen kann.
Gruß
Esther

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von olagino » 05 Jun 2020, 19:20

Hallo Esther,

ich hab da mal eben was auf Papier gekritzelt, was (hoffentlich) genau deine Anwendung realisiert, auch wenn man da noch den einen oder anderen Schaltkontakt wegoptimieren kann.
Scannen.jpg
Scannen.jpg (38.33 KiB) 1741 mal betrachtet
simple Logik-Verknüpfungen wären zum Beispiel die drei hier:
AND, OR und XOR
AND, OR und XOR
andorxor.png (51.34 KiB) 1741 mal betrachtet
Viele Grüße

olagino

Karl
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Karl » 05 Jun 2020, 20:03

Hallo,

http://www.relaiscomputer.de

Interessant unter Schaltpläne.
Da nehme ich doch lieber elektronische Gatter.

Aber die Frage des Fragestellers war, wie man die programmierbaren Schaltkreise
durch allgemeinen Logik-Schaltkreisen ersetzt, praktisch in der Entwicklung eine Stufe zurück.

Relais wären zwei Stufen zurück.

Esthers Problem mit den drei Tastern und zwei Lämpchen wäre keine Zähltechnik sonderen eher
eine Technik des Dekodierens.

Nachtrag:
habe zwischenzeitlich einen Schaltplan, allerdings auf Basis von Logik-Gattern entworfen
und dazu eine Bedien-Frontplatte.
Auf dieser Basis kann man die Logik-Gatter durch Relais-Schaltungen ersetzen.
Leider kann ich die Dateien als gezippten Ordner zur Simulation nicht anhängen, könnte jedoch über
Moderatoren zur Verfügung stellen.

Nachtrag 6.6.2020: Die Dateien zur Simulation können, Link im übernächsten Beitrag von mir,
heruntergeladen werden.
Dateianhänge
Taster-1-2-3-Front.jpg
Taster-1-2-3-Front.jpg (22.79 KiB) 1657 mal betrachtet
Taster-1-2-3.jpg
Taster-1-2-3.jpg (100.09 KiB) 1657 mal betrachtet
Zuletzt geändert von Karl am 06 Jun 2020, 10:49, insgesamt 3-mal geändert.
Grüße von
Karl

juh
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von juh » 05 Jun 2020, 21:46

steffalk hat geschrieben:
05 Jun 2020, 18:25
... und wie der nicht minder brillante Thomas Püttmann mit fischertechnik darstellte!

https://ftcommunity.de/bilderpool/model ... ery-index/
Ah, vielen Dank, Stefan, kannte ich noch nicht. Dürfte archäologisch auch noch etwas haltbarer sein, als die auf organischem Material basierende Lösung von Dewdney...

Ist Slles zwar inzwischen sehr weit weg von der Ursprungsfrage, aber auch wieder nicht, denn es zeigt, dass sich die logischen Operationen auf vielen Wegen sowohl in Hardware als auch Software abbilden lassen.

vg
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Karl » 06 Jun 2020, 09:14

Hallo,
anbei ein Schaltungsentwurf in einfacher Form mit Decoder und Treiber ICs.
Habe den Entwurf nicht praktisch aufgebaut, sollte aber funktionieren.
Vom Aufwand her bestimmt die einfachste zu verdrahtende Form wenn man oder Frau
Microcontroller, FPGAs etc. außer acht läßt.

Kleiner Hinweis: Diese Schaltung mit den beiden ICs, wie gezeichnet ist erstmal nur prinzipiell zu verstehen.
Viele ICs welche ich früher genutzt habe, gibt es kaum noch bzw. wenn überhaupt, zu hohen Preisen.
Werde mal die Dokus von den aktuell erhältlichen ICs in DIL-Gehäusen durchforsten und ein
entsprechendes Schaltbild erstellen, dann allerding mit zwei LEDs als Ausgabe, es genügt dafür ein
Bustreiber als Treiber. Es geht auch letztendlich darum nicht um die ICs herum zu verdrahten sondern in
halbwegs gerader Linie. Ist auch für eine Steckbrett-Verdrahtung einfacher. Auch werde ich die Steuerkontakte
und Freigabekontakte mit einzeichnen und potentialmäßig für den Betrieb entsprechend bezeichnen.
Eventuell müssen die Taster, bzw. Schalter, nach GND schalten.
Hat mit der vorigen Schaltung mit einzelnen Gattern nicht zu tun.
Dateianhänge
taster-1-2-3.JPG
taster-1-2-3.JPG (83.14 KiB) 1572 mal betrachtet
Zuletzt geändert von Karl am 06 Jun 2020, 15:55, insgesamt 6-mal geändert.
Grüße von
Karl

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Karl » 06 Jun 2020, 10:10

Hallo,
habe vom vorletzten Beitrag mit der Frontplatte die Simulation hochgeladen.

https://www.file-upload.net/download-14 ... 3.zip.html

Muß jetzt erst einmal selbst versuchen ob es klappt.

Es funktioniert. Kommt zwar ein Werbebildchen, einfach wechklicken und den Download
irgendwo auf einem Speichermedium durchführen. Ordner entzippen und die *.EXE starten.
Eine Installation erfolgt nicht.
Den dazugehörigen Logik-Schaltplan habe ich als *.jpg auch in die Zip-Datei eingebracht.
Wer will, kann die Logik-Gatter durch Relais-Schaltungen ersetzen, deshalb habe ich einzelne
Gatter verwendet. Selbst tue ich mir die Arbeit nicht an.
Die Dekodierungen mitels der Dekoder lohnt nicht extra virtuell funktionsmäßig darzustellen,
kommt eh das Gleiche wie beim ersteren raus.

Nachtrag: Wer baut mir solche Simu dafür mit RoboPro und dem Robo-Interface als Logik-Simu ?
Habe dafür keine Lust.
Grüße von
Karl

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Karl » 06 Jun 2020, 18:25

Hallo,
jetzt die Schaltung in positver Logik, ähnlich wie vorher.
Allerdings ist der Dekoder 74HC238 nur in SMD erhältlich.
Falls Interesse besteht mache ich die Schaltung auch mit einem 74HC138. Es käme aber
ein Businverter zwischen dem 74HC138 und dem ULN 2803, die Taster schalten dann nach GND.

Nachtrag: Entwurf als Steckplatinen, allerdings mit LEDs statt Glühlampen. So brauchts es nur 5V.
74HC238 als SMD müßte auf einen DIL-Adapter 16pol. aufgebracht werden.
Datei war fürs Forum etwas zu groß, daher als Link.
Bild
Dateianhänge
Taster-1-2-3-ICs-neu.JPG
Taster-1-2-3-ICs-neu.JPG (61.61 KiB) 1554 mal betrachtet
Grüße von
Karl

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von EstherM » 07 Jun 2020, 12:13

Hallo zusammen,
olagino hat geschrieben:
05 Jun 2020, 19:20
ich hab da mal eben was auf Papier gekritzelt, was (hoffentlich) genau deine Anwendung realisiert, auch wenn man da noch den einen oder anderen Schaltkontakt wegoptimieren kann.
Danke! Das gucke ich mir bei Gelegenheit mal genauer an.
Karl hat geschrieben:
05 Jun 2020, 20:03
Esthers Problem mit den drei Tastern und zwei Lämpchen wäre keine Zähltechnik sonderen eher
eine Technik des Dekodierens.
Ist Zählen nicht immer die Kodierung einer Anzahl in einer abstrakten Darstellung?

Und, um noch mal auf die Ausgangsfrage zurück zu kommen, wie realisiert man jetzt eine Polwendeschaltung aus Digitalelektronik?

Gruß
Esther

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von uffi » 07 Jun 2020, 12:26

Eine Polwendeschaltung braucht einen Leistungsschalter, also entweder ein Relais mit zwei Umschaltern oder eine H-Brücke wie L293D. Diese lassen sich mit Digitalelektronik ansteuern.

Gruß, Dirk

Karl
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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Karl » 07 Jun 2020, 21:49

Hallo,
Fischertechniker scheinen allgemein eine Allergie gegen elektronische Digitalschaltungen zu haben. Dabei sind Relaisschaltungen
letztendlich auch nichts anderes..., fließt kein Strom oder fließt Strom, Aus oder Ein, 0 oder 1.
Relaisschaltungen klappern nur ein bischen, wahrscheinlich liegt dort der Reiz.

Habe beim H. Santjohanser die neuen Elektronik-Bausteine von Fischertechnik gesehen. Gehäuse sehen irgendwie gedruckt aus.
Relais waren aber nicht darunter oder ich habe was übersehen.
Wenn man damit eine umfangreichere Elektronikschaltung aufbauen möchte, geht ganz schön überproportional ins Geld.
Hauptsache viele Lämpchen, (LEDs), schindet Eindruck obwohl für die Funktion nicht nötig.

Na ja, muß jeder für sich selbst entscheiden wie er seine Steuerungen aufbaut. Ich für meinen Teil setze die
Klappertechnik nur für einfachste Anwendungen ein bzw. evtl. als Leistungsschalter in Verbindung mit Elektronik.

Was mir aufgefallen ist, daß die Firma Fischertechnik keinen Experimentiersatz mit dem Timer IC NE555 anbietet oder
angeboten hat. Dabei ist das IC schon fast 50 Jahre in Milliarden-Stückzahlen auf dem Markt und kann vielseitig
verwendet werden. Fast jeder, der in Elektronik ausgebildet wird muß den Timer NE555 funktionsmäßig beschreiben
können.
(Ein bischen weiß ich noch, ein meist schwarzes Plastikteilchen mit Metall-Pinne dran, Funktion.., irgendwas mit Strom). ;)

Nachtrag: Betreffend des IC, L293D in einer Umpol-Schaltstufe, H-Brücke genannt, den kann man sogar mit Relais ansteuern.
Grüße von
Karl

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Re: Modelle aus Computingkästen mit Elektronik aufbauen

Beitrag von Bjoern » 07 Jun 2020, 23:17

Hallo Karl,

die neuen Elektronik-Bausteine von Fischertechnik die du wohl gesehen hast sind nicht von fischertechnik.
Und deswegen sind die Gehäuse auch gedruckt.

Grüße
Björn

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