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Modul 7: Digitale Auswertung und Gesamtschaltplan

Beschreibung: Digitale Auswertung

Jeden Tag treffen wir Entscheidungen wie „Trinke ich Cola ODER Kaffee?“ oder „Heute ist es sonnig UND warm!“ Dabei verwenden wir unbewusst logische Verknüpfungen. In der Elektrotechnik handelt es sich dabei um digitale Signale, es gibt deshalb nur zwei Zustände: 1 und 0 oder auch wahr und falsch oder auch zum besseren Verständnis Strom an, Strom aus. Mit Hilfe der logischen Verknüpfungen können aus diesen zwei Zuständen unterschiedlichste Schaltungen definiert werden.

Funktionserklärung:

Die digitale Auswertung ist durch sechs Bausteine realisiert. Sie setzt sich zusammen aus vier UND - und zwei NICHT-Gliedern.

Die Eingangssignale von den Sensormodulen eins, zwei und drei, die über eine Schaltmatrix verknüpft sind, lösen die Funk-tionen aus. Berührt man die Kontakte eins und zwei schließt das Schloss, bei eins und drei öffnet es. Alle anderen Kombinationen lösen keine Funktionen aus. Das heißt zum Beispiel, sollten alle drei Signale gleichzeitig geschaltet sein, so sind die Ausgangssignale über NICHT-Glieder geblockt.

Auffällig bei der hier aufgebauten Schaltung sind die Black-Boxen, die durch rote, blaue und schwarze Leitungen, sowohl untereinander als auch mit der Schaltmatrix verknüpft sind. Die viereckigen Boxen, mit den abgerundeten Ecken und Kanten, haben die Maße (83,5 mm x 53,5 mm x 35 mm) und sind aus schwarzem Kunststoff. In ihnen sitzt die eigentliche Schaltung, in diesem Fall mit den Platinen, auf denen die Relais mit ihrer Freilaufdiode verlötet und verschaltet sind.

Die Anschlussbuchsen sind seitlich angebracht und haben die-selben Farben, wie die Leitungen, die mit Lötringen an den Buchsen verschraubt sind und mit dem anderen Ende auf den Lötfähnchen der Platine verlötet sind.

Arbeitsschritte zum Fertigen der Boxen:

Zuerst werden die Platinen mit den Relais, den Freilaufdioden und den Lötfähnchen bestückt und verlötet.

Nach dem vorher erstellten Schaltplan werden dann die Löt-punkte untereinander mit Blankdraht verschaltet und gelötet.

Um zu sehen an welchen Punkten die Löcher für die An-schlussbuchsen in das Gehäuse eingebracht werden müssen, setzt man die bestückte Platine auf ihren späteren Bestim-mungsort. Damit die Buchsen gut sitzen können, werden die Bohrlöcher mit der Feile sauber nachgearbeitet. Anschließend werden die Leitungen ab isoliert und die Adern an den Enden verlötet. Ist das erledigt, werden die einen Enden der Leitungen mit den Lötfähnchen verlötet, an den anderen Enden werden die Lötringe angelötet. Nachdem die Ansteckbuchsen in dem Gehäuse verschraubt sind, werden die Lötringe auf die Enden der Buchsen im Gehäuse angsteckt und mit Muttern festgeschraubt. Dann wird die fertige Platine in die Black-Box eingepasst und anschließend festgeschraubt. Ist das geschehen, setzt man die Bodenplatte auf und verschraubt diese mit dem Gehäuse. Zum Schluss werden noch die Gummifüße aufgeklebt.

Materialliste:
• Black-Boxen (Kunststoff – Gehäuse ABS, schwarz) mit den Maßen L x B x H) 83,5 mm x 53,5   mm x 35 mm mit Gummifüßen (6 Stück)
• Schaltmatrix (1 Stück)
• Platinen (L x B) 76,5 mm x 46,5 mm und einem Rastermaß von 2,54 mm (6 Stück)
• Relais (PCB Power Relay – G2 R) von OMRON (10 Stück)
• Anschlussbuchsen (Steckbuchsen) in den Farben Rot, Blau und Schwarz (42 Stück)
• Leitungen (Einzeladern, feinverdrahtet) in den Farben Rot, Blau und Schwarz mit einem   Querschnitt von 0,5mm²
• Dioden (10 Dioden)
• Lötringe (42 Stück)
• Lötfähnchen (42 Stück)
• Blankdraht

Beschreibung der elektrischen Bauteile:

Schaltmatrix:

Die Schaltmatrix wird auch als elektronisches Logikgatter be-zeichnet. Auf ihr werden an den Leitungseingängen die unter-schiedlichen Signale (UND-, ODER und NICHT) zu einem logi-schen Ausgabesignal umgewandelt.

Platine:

Die Platine wird auch Leiterplatte genannt, da auf ihr die Leiter-bahnen aus Kupfer sitzen, die leitenden Verbindungen, auf de-nen die elektrischen Bauelemente durch löten befestigt werden.

Relais:

Das Relais funktioniert im Prinzip wie ein Elektromotor, das heißt in einer Spule wird mittels Spannung ein magnetisches Feld erzeugt, was durch einen Eisenkern fließt. Dadurch wird der Anker, der ebenfalls aus Eisen besteht, angezogen und schließt den Kontakt. Unterbricht man die Spannung, so wird der Kontakt wieder geöffnet.

Leitungen:

Die elektrische Leitung ist aus elektrisch leitfähigem Material und transportiert elektrische Energie innerhalb eines geschlos-senen Stromkreises. Mit ihr wird die Stromquelle und der Ver-braucher verbunden und der elektrische Strom kann fließen.

Dioden:

Die Diode ist ein Halbleiterbauelement und hat die Eigenschaft den Strom in nur einer Richtung durch zuleiten, in der anderen Richtung sperrt sie. Durch diese Eigenschaft kann sie Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln.

Anschlussbuchsen:

Lot und Lötringe (Lötösen):