Schaltung mit 4068

[Franz W. (franz01)]

Hallo,

möchte hier fragen ob mir jemand weiterhelfen kann. Das Ganze betrifft 
eine Fahrstrassenschaltung für die Modellbahn. Wenn man ein Fahrstrasse 
stellt sind mehrere Weichen eingebunden. Auf der Zeichnung findet Ihr 
einen 4068 mit 7 Schaltern, diese sind Endlagenschalter bei den Weichen, 
damit möchte ich gerne am Stellpult die gestellte Weichenstrasse 
anzeigen. Wenn alle 7 Weichen gestellt sind, und nur dann, sollte der 
Seteingang des 4027 aktiviert werden. die Gleispultanzeige zeigt die 
gestellte Weichenstrasse an. Nachdem der Zug den Bahnhof verlassen hat, 
stellt ein Reedkontakt den Reseteingang zurück. Nur die Weichen bleiben 
aber solange in der Stellung bis zur nächsten Umstellung. Daher sind die 
Schalter solange geschlossen, und der 4068 schaltet dadurch ja immer 
wieder zum Seteing durch, und das sollte er aber nicht.
Kann mir jemand bei diesem Problem helfen.
Vielen Dank für Eure Hilfe im Voraus.
Franz

[Willi (Gast)]

Zum einen dürfen die Eingänge vom 4068 nicht offen bleiben; ein Pulldown 
(10k) sowie ein C (100n) an jedem Eingang stellt bei offenem Schalter 
stabile Zustände her.
Zum anderen sollte der Ausgang des 4068 entprellt werden, um Spikes zu 
unterdrücken. Die Logik-ICs sind einfach zu schnell für einfache 
Ein-Aus-Schalter.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Franz Weber schrieb:
> Nur die Weichen bleiben
> aber solange in der Stellung bis zur nächsten Umstellung. Daher sind die
> Schalter solange geschlossen, und der 4068 schaltet dadurch ja immer
> wieder zum Seteing durch, und das sollte er aber nicht.
Lösung:
Flanke zum Setzen benutzen! Rücksetzen direkt über Reset, das ist dann 
dominant.

Übrigens: In Deiner Schaltung benutzt Du den negierten Ausgang des 4068 
(NAND). Der geht, wenn alle Eingänge = log. 1 sind, auf "0". Dein SET 
braucht aber eine "1". Allerdings hat der 4068 auch einen wahren Ausgang 
(AND).

Gruß Dietrich

[Peter D. (peda)]

Für komplexe Steuerungen jedweder Art, ist es auf lange Sicht einfacher, 
sich mit der Microcontrollerprogrammierung zu beschäftigen.
Dann braucht man die gewünschten Verknüpfungen nur noch hinschreiben, 
compilieren und in den MC laden.
Und hat man in seinen Gedankengängen einen Fehler entdeckt, korrigiert 
man ihn einfach im Quelltext.
Das geht wesentlich schneller, als bei jedem Fehler alles umlöten zu 
müssen.
Und sieht auch deutlich besser aus, als eine Platine mit haufenweise 
Durchkratzungen und Drahtverhau.
Und zuverlässiger ist es auch.
Auch hat ein MC genügend Rechenpower, um verschiedene Abläufe 
gleichzeitig auszuführen.

Ich würde den ATmega164 empfehlen, der hat 32 Anschlüsse, die Du 
beliebig verwenden kannst.


Peter

[Michael H. (mueckerich)]

Zwischen den 4068 und den 4027 einen Monoflop einbauen, dann bekommt der 
Setzeingang nur einmal einen Impuls. Im einfachsten Fall mittels eines 
RC Glieds.
http://www.elektrikforen.de/elektronik-allgemein/11140-monoflop-mit-logikgattern.html#post74965

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Dietrich L. schrieb:
> Lösung:
> Flanke zum Setzen benutzen! Rücksetzen direkt über Reset, das ist dann
> dominant.
>
> Übrigens: In Deiner Schaltung benutzt Du den negierten Ausgang des 4068
> (NAND). Der geht, wenn alle Eingänge = log. 1 sind, auf "0". Dein SET
> braucht aber eine "1". Allerdings hat der 4068 auch einen wahren Ausgang
> (AND).

Also nicht invertierten Ausgang an C, J=Vcc, K=Gnd, Rücksteller=Vcc an 
R, S=Gnd.

Nur der 4068 hat in meinen Datenblättern (NXP/Philips) keinen nicht 
invertierenden Ausgang!

[Peter D. (peda)]

Das ist ein weiterer großer Vorteil einer MC-Lösung, man kann erkennen, 
ob es wirklich eine gültige Flanke ist.
D.h. man kann Kontaktprellen oder Störungen von benachbarten Leitungen 
oder Leistungsverbrauchern (Motoren, Spulen) wirksam unterdrücken.
Der Aufwand dazu in Software ist geradezu lächerlich gering (wenige 
Zeilen).
Ich würde sogar sämtliche Eingänge vorsorglich durch die Entprellroutine 
leiten.


Peter

[Willi (Gast)]

Peter Dannegger schrieb:
> Das ist ein weiterer großer Vorteil einer MC-Lösung,

Natürlich sehen WIR das so!
Aber damit wird dem TO nicht geholfen sein. Solange er mit dem Lötkolben 
sein einfaches Problem lösen kann, wirst Du ihm nicht erklären können, 
warum er sich erst (mühsam) in die µC-Programmierung einarbeiten soll.
Einen Brief kann man auch mit Füller auf Papier schreiben, ohne Computer 
und Textverarbeitung :-)

[Peter D. (peda)]

Willi schrieb:
> Solange er mit dem Lötkolben
> sein einfaches Problem lösen kann, wirst Du ihm nicht erklären können,
> warum er sich erst (mühsam) in die µC-Programmierung einarbeiten soll.

Ob er es damit lösen kann, ist noch nicht erwiesen.
Eine Entprellung/Störunterdrückung fehlt bisher.

Ich kenne einen Modelleisenbahner. Daher weiß ich auch, daß da ständig 
was dran geändert wird.
Das muß aber jeder für sich selber abschätzen. Will man ständig neue 
Schaltpläne entwickeln und neue Platinen machen. Oder nimmt man zu 
Anfang etwas Lernen in Kauf und hat es fürderhin bedeutend leichter (PC 
anstöpseln, neues Programm flashen, fertig).


Peter

[Franz W. (franz01)]

Hallo,

danke für die zahlreichen Meldungen. Habe den Schaltplan nach Euren 
Mitteilungen umgezeichnet. Möchte Euch daher bitten, mir zu sagen was 
noch falsch ist. Desweiteren möchte ich Euch sagen, das die 
Weichenendlagenschalter auch nach dem Auflösen der Fahrstrasse zunächst 
noch so bleiben. Hat dies keinen Einfluss, dass sich die 
Fahrstrassenausleuctung  immer wieder einschaltet???????
Zu dem Thema µP ATmega und deren Programmierung möchte ich Euch sagen, 
das ich 57 Jahre alt bin und mir das nicht mehr antun möchte!
Bin Euch daher dankbar, wenn Ihr mir helft, das Problem auf die 
herkömmliche Weise zu lösen. Danke
Liebe Grüsse aus Wien
Franz

[Willi (Gast)]

Franz Weber schrieb:
> das ich 57 Jahre alt bin

Ach so, ein Jungspund!
mein Part: 10k und 100n bitte parallel!

[Franz W. (franz01)]

Hallo,

danke Plan wurde dahingehend geändert. Sollte noch was falsch sein bitte 
um Eure Mitteilung. Danke

Lg Franz

[Klaus2m5 (Gast)]

Eigentlich brauchst Du das Monoflop (NE555) nicht, da der C-Eingang 
schon flankengetriggert ist.

Entprellung und Pulldown an R1 identisch zu den Weicheneingängen.

J1 direkt an Vcc.

Ein Problem ist allerdings der Durchgang der Weichenstellung auf dem Weg 
zu einer anderen Fahrstraße. Kannst Du auschließen, dass Weichen 
zeitweilig bei der Schaltung einer anderen Fahrstraße diese Fahrstraße 
auslösen?

Eine Möglichleit, das zu verhindern, wäre eine Verbindung vom 
invertierten Ausgang zum R1 (verodert mit der Rückstellung). 
Gleichzeitig würde die Fahrstraße auch wieder gelöscht, wenn die Weichen 
umgestellt werden ohne das ein Zug die Rückstellung ausgelöst hätte 
(z.B. wegen irrtümlich eingestellter Fahrstraße).

[Franz W. (franz01)]

Hallo Klaus2m5,

danke vorerst für Deine Hilfe. Das heisst ich gehe mit dem Ausgang K des 
4068 direkt auf den C Eingang des 4027.
Es sollte so sein, das wenn eine Weichenstrasse gestellt ist, keine 
andere möglich ist, sofern diese sich nicht kreuzen!!!
habe Deinen Hinweis das zu verhindern aufgegriffen und eine Verbindung 
vom J Ausgang des 4068 auf den R Eingang des 4027 gelegt. (siehe rote 
Verbindung).
ich habe aber irgendwo gelesen, dass man den Ausgang des 4068 nicht auf 
+ legen soll, was hier aber dann der Fall wäre!!!! (siehe neuen Plan)
Liebe Grüße
Franz

[Peter D. (peda)]

Du solltest Dich nicht darauf verlassen, daß hier alles Götter sind, die 
keine Fehler machen. Es kann also durchaus sein, daß die Schaltungen 
Fehler enthalten. Auch kann hier keiner hauptamtlich alle Deine 
Schaltungen prüfen.
Was bezweckst Du z.B. mit dem 555?
Was macht ein AND, wenn ein Eingang auf low liegt?

Und es kann sein, daß Du selbst die Schaltungslogik falsch beschreibst.
Du wolltest ja eine Schaltung, die sich merkt, wenn kurzzeitig mal eine 
bestimmte Weichenstellung anliegt.
Nun schalten ja nicht alle Weichen exakt gleichzeitig, d.h. es kann ein 
falscher Zwischenzustand eintreten. Oder der Weichensteller hat sich 
geirrt und will nun doch eine andere Stellung.
D.h. Deine LED leuchtet weiter, auch wenn die Weichen längst eine andere 
Stellung haben. Ist das wirklich das, was Du willst?

Das sind so die Probleme einer Hardwarelösung. Man muß genau die Aufgabe 
spezifizieren und dann genau die Schaltung entwickeln. Fehler sind nicht 
erlaubt.

Ich bin auch schon Ü50. Allerdings habe ich mit Elektronik fast schon 
mit der Einschulung angefangen. Diesen Baukasten hatte ich mal:

http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/MHS-Radiomann/MHS.htm


Peter

[Franz W. (franz01)]

Hallo Peter,

ich verlasse mich nicht darauf das hier alle Götter sind, Menschen 
können Fehler machen!!
Der 555 sollt dazu dienen, einen exakten Impuls zu liefern.
Im Falle des 4068 hier, geht alles auf Reset, da der LOW Ausgang mit dem 
Reset Eingang des 4027 verbunden ist.
Meine Weichen sind mit Servos ausgestattet, es ist klar das nicht alle 
gleichzeitig schalten, sollte sich eine Weiche nicht umstellen wie sie 
sollte ist der Wahrheitszustand nicht hergestellt, ,und die Fahrstrasse 
kann nicht gestellt werden!! Im meinem Fall leuchten die LED nur dann, 
wenn alle 7 Weichen (wie hier im Beispiel) richtig gestellt sind!!!
Liebe Grüsse
Franz

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Klaus2m5 schrieb:
> Eine Möglichleit, das zu verhindern, wäre eine Verbindung vom
> invertierten Ausgang zum R1 (verodert mit der Rückstellung).

verodert = Oder Gatter einfügen.

Allerdings habe ich da noch ein Problem übersehen. Zwischen steigender 
Flange an C1 und dem fallenden Ausgang J könnte eine "race-condition" 
auftreten, d.h. C1 wird möglicherweise nicht zuverlässig funktionieren.

Du könntest aber das Flipflop als reines enable für die Fahrstraße 
verwenden, indem Du den Ausgang K und Q1 auf ein AND-Gate legst und 
damit den ULN steuerst. Das heisst, die Fahrstraße wird nur angezeigt, 
wenn sie tatsächlich anliegt UND wenn kein Zug die Fahrstraße verlassen 
und das Flipflop zurückgesetzt hat. Damit entfällt J -> R1.

Statt einem AND-Gate kann man auch ein NOR-Gate verwenden, wenn die 
Eingänge von J (invertierter Ausgang 4068) und -Q1 gesteuert werden

Falls Du aber mehr als zwei Fahrstraßenschaltungen aufbauen willst, wird 
es mit einem Mikrocontroller wesentlich komfortabler, da sich anstatt 
eines Drahtverhaus und unzähliger ICs alle Logikzustände mit wenigen 
Befehlen zwischen immer den gleichen Eingängen herstellen lässt.

[Franz W. (franz01)]

Hallo Klaus,

das es mit einem Microprozessor komfortabler geht weiss ich, nur ich 
habe vom Programmieren NULL Ahnung! Und kenne leider auch niemanden der 
mir dabei helfen könnte!
Wieviele Fahrstrassen es genau sind müsste ich mir erst anschauen. ich 
glaube 10 auf jeden Fall.
Lg Franz

[Peter D. (peda)]

Um eine Fahrstraße für einen 2.Zug freizugeben, muß man also erst eine 
Weiche hin und wieder zurück setzen. Ist das in Echt auch so gelöst ?

Ich würde erstmal die Weichen setzen und erst dann einen Taster zur 
Freigabe drücken (für alle Fahrstraßen gemeinsam).


Peter

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Stimmt, im richtigen Leben würde eine Fahrstraße durch Eingabe von 
Startgleis und Zielgleis ausgelöst. Falls diese Fahrstraße möglich ist 
(kein betroffenes Gleis besetzt außer dem Startgleis und keine andere 
Fahrstraße wird gekreuzt) wird die notwendige Weichenstellung ausgelöst 
und nach Bestätigung der Weichenstellung das Signal auf dem Startgleis 
auf grün gestellt.

Nachdem der Zug auf dem Zielgleis angekommen ist, wird das Signal wieder 
auf rot gestellt und die Fahrstraße aufgelöst. Die Weichen bleiben 
jedoch in der ursprünglichen Stellung, bis eine neue Fahrstraße 
geschaltet wird.

Es wäre also eigentlich sinnvoller, das Signal auf dem Startgleis 
einzubeziehen. Franz will aber wahrscheinlich alles manuell einstellen 
und bevor er das Signal auf grün stellt schon sehen, ob die Weichen 
richtig stehen. Da die Anzeige aber dann tatsächlich keine freigegebene 
Fahrstraße anzeigt, sollte sie auch nicht durch den ausfahrenden Zug 
gelöscht werden - die Weichenstellung stimmt ja noch für dieses Gleis.

[Franz W. (franz01)]

Hallo Peter, Hallo Klaus,

es ist genauso wie Klaus es sagt. Start--->Zieltaste !!! Meine Weichen 
werden NICHT einzeln gestellt, sondern über eine Diodenmatrix die die 
Fahrstrasse definiert. Meine Weichen werden mittels Servodecoder und 
Servo gestellt. Wobei am Ende des Stellvorganges, das Servohorn einen 
Umschalter betätigt, der zur Fahrstrassenanzeige herangezogen wird, und 
jenen Schalter darstell, der in meinem Schalteplan als 
Weichenendlagenschalter defin iert ist!
Hoffe Euch damit geholfen zu haben!
Lg Franz

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Dann ist es doch einfach. Das Signal muss in die Fahrstraßenanzeige 
einbezogen werden. Das Flipflop ist dann gar nicht notwendig. Wenn alle 
erforderlichen Weichen gestellt und das Signal auf dem Startgleis grün 
ist, ist die Fahrstraße geschaltet, andernfalls nicht.

[Franz W. (franz01)]

Hallo Klaus,

habe das Monoflop rausgelöscht und am FF, am zweiten, das Signal 
angeschlossen. Kannst Du so nett sein, und kontrollieren, ob das so 
funktionieren kann oder könnte! Wäre Dir dankbar!
Es wäre meines erachtens jetzt so, wenn Fahrstrasse gestellt, wird es 
angezeigt und automatisch geht das Signal auf grün. Löschen erfolgt 
durch reedkontakt im Zielbahnhof oder Löschtaste oder stellen einer 
neuen Fahrstrasse.
Lg Franz

[Helmut L. (helmi1)]

Mit SW8 schliesst du den Ausgang vom Gatter gegen +5V Kurz.
Deine LEDs sind verpolt.
In Reihe zu deinen Schaltern gehört noch ein Widerstand von rund 100Ohm 
sonst machst du dir die Kontakte kaputt durch den Entladestrom der 100nF 
Cs.

Bei einem FlipFlop gleichzeitig Reset und Clock zu betätigen kommt nicht 
gut.
Das schaltet dann unzuverlässig.

[Klaus2m5 (Gast)]

Peter Dannegger schrieb:
> Um eine Fahrstraße für einen 2.Zug freizugeben, muß man also erst eine
> Weiche hin und wieder zurück setzen.

Dieses Problem wird aber so nicht gelöst. Ich hatte eigentlich gemeint, 
dass der Zustand des Signals als weitere Eingangsbedingung am 4068 
ausgewertet wird. Wenn das Signal nach der Abfahrt eines Zuges ein 
zweites mal grün wird, ohne dass die Weichen neu getellt werden müssen, 
wird auch die Fahrstraße wieder korrekt angezeigt.

Dann kann auch das Flipflop entfallen, da die Fahrstraße ja nicht mehr 
angezeigt wird, wenn das Signal rot ist. Ich gehe natürlich davon aus, 
dass bei überfahren des Reed-Kontaktes bei der Ausfahrt das Signal 
automatisch auf rot geht.

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Ich habe mal eine Schaltung mit Deinen Teilen entwickelt, wie ich sie 
für dieses Problem benutzen würde.

Das Flipflop wird hier durch die Start- und Zieltaster der Fahrstraße 
gesetzt. Eventuell müssen deren Signale Logik-kompatibel gemacht werden. 
Als Flipflop können auch einfachere Typen eingesetzt werden (R/S Latch, 
4043, 4044).

Erst wenn nach der Aktivierung der Fahrstraße die Weichen auch ihre 
Position eingenommen haben, geht der Ausgang des 4068 auf high. Damit 
können sowohl die Fahrstraßen-LEDs als auch die grüne LED im Signal des 
Startgleises über einen Treiber (ULN2803) angesteuert werden.

Sobald Der Zug das Gleis verlassen hat, wird das Flipflop wieder 
zurückgesetzt und der invertierte Ausgang am 4068 wird aktiv.

Entprellung ist hier nicht notwendig, da Flipflop und LEDs keine 
brauchen. Ein Flipflop wird trotz Kontaktprellen nur einmal 
gesetzt/zurückgesetzt und das Auge ist zu träge, um die LEDs flackern zu 
sehen.

[Franz W. (franz01)]

Hallo Klaus,

danke vorerst für den Schaltplan! Die Fahrstrasse sollte erst durch 
einen Impuls aufgelöst werden, wenn der Zug am Ziel ist!Habe noch eine 
Frage bezüglich Signal.
Nach stellen der Weichen ist Fahrstrasse gestellt, Signal geht auf grün, 
Zug verlässt Bahnhof, durch Reedkontakt beim Signal wird dieses auf rot 
gesetzt. Kann ich das mit meiner Schaltung im Anhang machen?

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Franz Weber schrieb:
> Nach stellen der Weichen ist Fahrstrasse gestellt, Signal geht auf grün,
> Zug verlässt Bahnhof, durch Reedkontakt beim Signal wird dieses auf rot
> gesetzt. Kann ich das mit meiner Schaltung im Anhang machen?

Nein, denn die Fahrstraße ist ja nicht aufgelöst und der Set-Eingang ist 
noch aktiv. ein kurzeitiges betätigen des reed-Kontaktes würde 
kurzfristig den Reset-Eingang aktivieren und da der Vorrang hat, das 
Signal wieder auf Rot stellen. danach wäre aber der Set-Eingamg weiter 
aktiv und das Signal wieder grün. Diese Schaltung hat also die gleichen 
Probleme, wie im gesamten Thread schon besprochen (Entprellen, setzen 
nur bei ansteigender Flanke, neu setzen bei bestehender Fahrstraße nicht 
möglich).

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Leider löscht die Webseite immer meine Uploads, deshalb die gelöschten 
Beiträge. Irgendwie bin ich zu doof...

So würde es gehen.

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Mist, noch was vergessen. Das Signal muss ja auch wieder auf Rot gehen, 
wenn die Fahrstraße aufgelöst wird und gar kein Zug gefahren ist.

[Franz W. (franz01)]

Hallo Klaus,

danke für Deine Hilfe!! Genau so sollte es sein! Werde einen Testbaufbau 
starten und Dir dann berichten wenn Du interesse daran hast! Und das mit 
den Transistoren nach dem 4027D am Ausgang Q und Q\ kann ich so machen??
Liebe Grüße Franz
PS: Habe Dir eine PN hier geschickt!!

[Klaus 2. (klaus2m5)]

Die Transistoren sollten funktionieren, Du kannst aber natürlich auch 
den ULN2803 nehmen.

[Peter D. (peda)]

Man sieht hier sehr schön, daß es schwierig ist, in Worten die komplette 
Funktion genau zu beschreiben und daraus die richtige Schaltung zu 
machen.

Wenn Du nicht programmieren willst, gibt es aber auch noch die 
Möglichkeit, einen CPLD zu nehmen und diesen dann per Schaltplaneingabe 
zu programmieren.
Da kann man TTL-ICs plazieren und miteinander verdrahten.

Du mußt Dir den CPLD ja nicht gleich kaufen. Du kannst einfach erst die 
entsprechenden Tools runterladen und ausprobieren. Man kann dann auch 
die Funktion der Schaltung erstmal simulieren.

Als CPLD wäre der XC9572 geeignet. Er ist 5V-fest und hat ein PLCC-44 
Gehäuse, d.h. man kann ihn in einen Sockel auf ne Uniplatine stecken.
Er hat 72 Macrozellen. Jede Macrozelle besteht aus einer (fast) beliebig 
verschaltbaren AND/OR Kombination mit nachgeschaltetem D-FF.


Peter