Toggle mit Bedingungen

[Christian D. (krischie)]

Hallo liebe Leute,

ich probiere mich seit zwei Tagen an der Entwicklung einer Schaltung, 
komme aber nicht voran.

zu den Rahmenbedingungen:

Betriebsspannung und High Level 10 - 14V
Low Level 0 - 0,5V
Eingan 1 und 2 haben nie gleichzeitig High Level
Eingang 3 kann als 2 Draht Taster aus der Schaltung heraus oder aber als 
High/Low Level ausgeführt werden.
Die Toggleschaltung soll ihren Zustand nur ändern lassen wenn einer der 
Eingänge High ist, außerdem soll ihr Ausgang im Ruhezustand nach dem 
Einschalten High sein.
Der Ausgang soll im Highzustand ein Signal auf Masse ziehen.

Schalungstbedingungen:

Eingang 1 | Eingang 2 | Toggle möglich
    0           0            0    -> aber kein Reset!
    1           0            1
    0           1            1
    1           1            1    ->kommt zwar nicht vor, stört aber 
nicht

Ich dachte da an folgendes:

               _____.                  ______
              |     |                 |      |
Eingang 1 ----|  >1 |-----------------|Toggle|
              |  -  |                 |      |--- Ausgang z.B. BUZ11
Eingang 1 ----|     |   Eingang 3 ----|      |            (hab ich noch
              |_____|                 |______|            rumliegen)

Das ganze sollte mit möglichst wenigen Bauteilen auskommen, da der Platz 
begrenzt ist (ca.60x60mm, einseitige Platine).

Bauteile beziehe ich über Conrad und www.segor.de
Gebt mir bitte auch geeignete Bauteile an.
Gehäuseformen können DIP, aber auch große SMD Formen sein.

Vielen Dank schon mal im Voraus

[Wolfgang (Gast)]

Christian D. schrieb:
> Das ganze sollte mit möglichst wenigen Bauteilen auskommen, da der Platz
> begrenzt ist (ca.60x60mm, einseitige Platine).

Das Größte werden die Anschlußklemmen sein. Dazu kommt die 
Signalaufbereitung, falls die Signale von mechanischen Kontakten kommen 
(Entprellung) und evlt. Entstörmaßnahmen. Wie sehen da die 
Randbedingungen aus?

[Christian D. (krischie)]

Eingang 1 kommt aus einer vorhandenen Schaltung. (Logik)
Eingang 2 kommt von einem Relais.

Betriebsspannung ist bereits gesiebt und geglättet.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Christian D. schrieb:
> als 2 Draht Taster
Christian D. schrieb:
> Eingang 2 kommt von einem Relais.
Also ist Prellen nicht zu vernachlässigen.

Wie schnell/oft schalten diese Eingänge?

[Christian D. (krischie)]

Ich würde sagen wir gehen mal von 0,1 Sekunden aus.

[Christian D. (krischie)]

Also die Eingänge 1 und 2 schalten maximal alle 0,1s um.
Welche Wert man für einen von Hand betätigten Taster annimmt weiß ich 
nicht.
Maximale Schaltfrequenz sollte aber 1s sein.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Christian D. schrieb:
> Die Toggleschaltung soll ihren Zustand nur ändern lassen wenn einer der
> Eingänge High ist, außerdem soll ihr Ausgang im Ruhezustand nach dem
> Einschalten High sein.
Diesen ganzen Kladderadatsch würde ich tatsächlich in einen 8-Pin 
ATTIny13 packen, weil da noch einiges nicht klar ist.

> Eingang 1 | Eingang 2 | Toggle möglich
>    0           0            0    -> aber kein Reset!
>    1           0            1
>    0           1            1
>    1           1            1
Wie spielt da der Eingang 3 mit? Und was bedeutet "Toggle möglich"?

Wolfgang schrieb:
> Wie sehen da die Randbedingungen aus?
Soll heißen: Wo wird das eingesetzt?

[Christian D. (krischie)]

!!!!! DER FEHLERTEUFEL HAT SICH EINGESCHLICHEN  !!!!!

Hier nochmal korrigiert.
Links die Eingänge 1 und 2 statt 1 und 1!

               _____.                   ______
              |     |                 |      |
Eingang 1 ----|  >1 |-----------------|Toggle|
              |  -  |                 |      |--- Ausgang z.B. BUZ11
Eingang 2 ----|     |   Eingang 3 ----|      |            (hab ich noch
              |_____|                 |______|            rumliegen)





Randbedingungen:
Eingesetzt wird diese Schaltung in einer Alarmanlage. Saubere 
Versorgungsspannung, allerdings weiter Spannungsbereich von 10,5 - 14V.

!!!Wichtig ist, dass die Togglestufe beim Anlegen der 
Versorgungsspannung am Ausgang High Level hat und bei Ausfall über 1s 
auf High wechselt.

TOOGLE MÖGLICH soll heißen: Die Toggleschaltung soll ihren Zustand über 
Eingang 3 nur ändern lassen wenn mindestens einer der Eingänge 1 und 2 
High Level hat.
Quasi als Enable für die Toggleschaltung.
Sind die Eingänge 1 UND! 2 Low, soll die  Toggleschaltung sich von 
Eingang 3 nicht beeinflussen lassen.

> Diesen ganzen Kladderadatsch würde ich tatsächlich in einen 8-Pin
> ATTIny13 packen, weil da noch einiges nicht klar ist.

Wäre natürlich schön, geht bei mir nicht, da ich weder Möglichkeiten zur 
Programmierung noch das nötige Wissen habe.
Mit Logikbausteinen kann ich das, mit meinen bescheidenen 
Elektronikkentnissen als Elektriker, wenigstens noch nachvollziehen.
Hab ja schon das eine oder andere an Schaltungen zum Laufen gebracht.

[Christian D. (krischie)]

So hier das was ich mir ausgedacht habe. Wie gesagt bin Elektriker, kein 
Elektroniker. Das geht vielleicht auch einfacher.

Bedingungen:

Einsatzort in einer Alarmzentrale

Eingang 1 und/oder 2 High + Tastimpuls an Eingang 3 = bewirkt Toggle
Eingang 1 UND 2 Low + Tastimpuls = bewirkt nichts.

Toggle hat Power Up Reset.
Grundzustand nach Reset -> BUZ11 ist leitend.

Ub= 10,5 - 14V Gesiebt und sehr gut geglättet.
High ~10 - 14V
Low 0 - ~0,5V

Alle Eingäng sind entprellt. Zusätzlicher Schmitt-Trigger am Flip-Flop 
Eingang für sicheres Toggeln.
R und C´s für Entprellung werden noch berechnet. Hilfestellung mit 
Erfahrungswerten sind willkommen.

1. Frage: Würde mein Entwurf so funktionieren?
2. Frage: Lässt sich der Bauteilaufwand mit anderen IC´s oder 
veränderter
          Schaltung reduzieren?
          (AUßER AVR und PIC!!!)

Verbesserungsvorschläge sind herzlich willkommen und erwünscht.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Was mir an dieser Schaltung nicht gefällt, ist, dass nicht nur der 
Eingang 3 toggeln kann, sondern auch die Eingänge 1 und 2: sie müssen 
nur zum richtigen Zeitpunkt ihren Pegel wechseln...

Wenn das erlaubt ist, dann hätte dein Übersichtsbild so aussehen müssen:

               _____                   _____     ______
Eingang 1 ----|     |-----------------|     |   |Toggle|
              | >=1 |                 |  &  |---|>     |--- Ausgang 
Eingang 2 ----|_____|   Eingang 3 ----|_____|   |______|

[Michael M. (michaelm)]

Moin,

ich würde folgendermaßen vorgehen (sorry, kann auf die Schnelle nicht 
Malen... :-( )

1. Das "Toggle" stellt ja effektiv ein FF dar. Nun hängt es davon ab, ob 
der E.3 dieses ein-  UND ausschalten soll (richtiges Toggeln) oder nur 
ein Version (EIN oder AUS) der beiden Möglichkeiten.

Wenn also am Ausgang nur logH sein soll, wenn auch Inp. 3 logH ist (oder 
umgekehrt), würde ein RS-FF reichen.
Wenn bei JEDEM Ansteuern des Input 3 der Ausgang den Zustand wechseln 
soll, muss ein D-FF her.

Der erste Fall (RS-FF) ist realisierbar durch 2 x 2-fach NAND (z.B. 
4011). Der zweite z.B durch ein D-FF (4013?)

2. Eingänge 1 + 2 sollen in einer ODER-Funktion verbunden werden. Der 
Einfachheit halber aus zwei Dioden + Widerständen aufbauen.

Wenn man 1 Stck 4011 einsetzt, sollte das schon reichen. 2 x NAND als 
RS-FF verschalten, von denen ein Input über eine RC-Kombi beim 
Einschalten die Vorzugsstellung ON oder OFF am Ausgang eingeprägt 
bekommt.
Bleiben 2 x NAND im Package übrig, mit denen man wahlweise (positive 
oder negative Logik) den Ausgang des ODER plus Eingang 3 "ver-UNDen" 
oder "verNANDen" kann und dieses Signal im RS-FF weiterverarbeiten.

Wenn man UNBEDINGT möchte, lässt sich bei den Frequenz-Anforderungen 
alles auch in Diode-Transistor-Logik realisieren..
:-)

Ach ja: Muss schon Standard-CMOS sein (Ub = 15V)!!!

Grüße Michael

[Christian D. (krischie)]

@ Michael M.
Der Eingang 3 soll das FF richtig toggeln. Mit jedem Tastendruck an 
Eingang 3 soll das FF seinen Schaltzustand ändern. Zu den Bedingungen 
siehe weiter unten in diesem Post.


@ Lothar Miller

Stimmt, diesen Fall habe ich bislang garnicht bedacht.
Das dürfte allerdings unter keinen Umständen passieren.



Daraus Folgt:

Erst wenn die Eingänge 1 und/oder 2 bereits High Level haben und dann 
erst Eingang 3 H wird, soll sich das FF toggeln lassen.

Wenn Eingang 3 zuerst High ist und dann Eingang 1 und/oder 2 High 
werden, darf das FF nicht getoggelt werden.

Eingang 1 und 2 bestimmen, wann Eingang 3 das FF toggeln darf.

Zum Diagramm:
Summe aus E.1 und E.2 heißt hinter dem ODER-Gatter.

[Michael M. (michaelm)]

Christian D. schrieb:
> Wenn Eingang 3 zuerst High ist und dann Eingang 1 und/oder 2 High
> werden, darf das FF nicht getoggelt werden.

Dass's jetzt aber 'ne neue, zusätzliche Bedingung, oder irre ich?
Zum Verständnis: "aber kein RESET" heißt doch, dass nach dem Setzen des 
Ausgangs im nächsten Schritt ein Rücksetzen NICHT erlaubt ist, indem 
Inp. 1 oder 2 wieder zu log L wird, richtig?

[Christian D. (krischie)]

@ Michael

Du irrst leider nicht. Lothar Miller brachte mich erst zu diesem 
Gedankengang. Somit ist alles noch komplizierter geworden.
Kein Reset bedeutet, wenn E.1 und E.2 nach low wechseln verbleibt das FF 
in der letzten Position und wird NICHT in eine bestimmte Position 
gezogen.
Mit "aber kein Reset" meinte ich an dieser Stelle nicht RESET im Sinne 
von Logikgatter, sondern das Setzen des FF´s in eine definierte 
Ausgangsposition, quasi vergleichbar einem Kaltstart. Das soll nur beim 
Einschalten der gesamten Schaltung passieren.

Schäm!!!

P.S:
Übrigens ist mir aufgefallen, dass ich hier im falschen Bereich bin !?!
Dieser Thread gehört doch eher ins "µc & Elektronik" oder irre ich mich?
Falls nicht, bitte ich einen Moderator ihn dort hin zu verschieben.

[Michael M. (michaelm)]

Nicht so schlimm..... aber jetzt sind die Bedingungen und Verhältnisse 
klar :-)

Ich würd's eher als konditionierte "Set&Hold" bezeichnen... 4027 ist 
schon 'ne gute Ausgangsbasis. Muss mal überlegen........

[Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)]

Nur mal so ein Gedankengang, kann das leider auch nicht malen, bin zu 
blöd dafür :)

E1 und E2 mit 'Oder' verknüpfen ist klar. Der Ausgang dieser Schaltung 
ist ein Eingang an einem 'Und', der andere Eingang an diesem 'Und' ist 
der invertierte E3. Der Ausgang dieser Schaltung ist der Eingang zum 
nächsten 'Und'. Ein weiterer Eingang ist der normale(nicht-invertierte) 
E3. Und dann zum toggeln. Einzigstes Problem dabei wird sein, dass der 
Impuls an das Toggle-Element sehr kurz sein wird, da sich ja die 
Bedingung am zweiten 'Und' fast direkt mit dem Umschalten von E3 an 
beiden Eingängen ziemlich gleichzeitig ändert. Also liegt nur die Zeit 
dazwischen, die das erste 'Und' zum umschalten braucht. Ob das reicht, 
weis ich nicht, glaube ich aber nicht. Vielleicht hat ja noch jemand ne 
Idee, wie man das Problem noch umgehen könnte.


MfG Dennis

[Michael M. (michaelm)]

erster Test, weiß nicht, ob es klappt...

Sorry, @ mods, ich kann leider kein anderes sinnvolles Format :-(((

Was halten wir denn davon? Die Ausgangs-Beschaltung "Failsave" musst Du 
Dir noch dazubasteln...

[Michael M. (michaelm)]

ohh Sch... habe noch was vergessen. Diese Schaltung stimmt noch nicht

[Christian D. (krischie)]

Wie wäre es damit nach dem ODER-Gatter von E1 und E2.

Im Impulsdiagramm wäre T die Bedingung, die durch E1 und E2 vorgegeben 
wird.
C wäre dann der Taster zum toggeln.

Quelle:
http://de.wikibooks.org/wiki/Digitale_Schaltungstechnik/_Flipflop/_T-Flipflop/_bedingtes_Toggeln

[Christian D. (krischie)]

@ Michael
      Du setzt auf ein D-Flipflop, richtig?

      Zitat von Wikipedia:
      >Solange der Enable-Eingang E (der meist mit dem Takt beschaltet 
ist)
      >aktiv ist, folgt der Ausgang des Latch dem Pegel, der am Eingang 
D
      >anliegt.
Eingang E beim D-FF ist gleichzusetzen mit CLK.
Daraus ergibt sich kein Toggle.

Ich habe meinen letzten Vorschlag im Schaltplan umgesetzt.
So müsste es doch gehen.

Jetzt geh ich aber in Bett.

[Christian D. (krischie)]

So den NOR und Inverterkram hab ich auf ein NAND reduziert.
Damit sollte es jetzt aber funktionieren.
Desillusioniert mich jetzt nicht.

[MaWin (Gast)]

> ich probiere mich seit zwei Tagen an der Entwicklung einer Schaltung,

Dein Bauteil heisst CD4095 bzw. CD4096

Dein Taster für Leitung 3 (CLOCK) muß natürlich noch entprellt sein mit 
einer der üblichen Entprellschaltungen.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.29.1

Der SET (oder RESET) Eingang wird mit einer RC-Kombination

+12V
 |
10k
 |
 +--SET
 |
10nF
 |
Masse

versehen damit der Chip beim Einaschalten in einer definierten Stellung 
ist.

[Christian D. (krischie)]

MaWin schrieb:

> Dein Bauteil heisst CD4095 bzw. CD4096

Nur leider bekommt man diese beiden Bauteile weder bei Conrad, Segor, 
Pollin oder Reichelt.
Darum habe ich in meiner Schaltung schon den HEF4027 genommen. JK-FF mit 
CLK Eingang.

[Christian D. (krischie)]

So nochmal ein paar kleine Änderungen.

C6 am JK-FF wurde vergrößert von 100nF auf 1µF, für längeren und 
sicheren "Kaltstartreset".
Änderungen an den RC-Tiefpässen und Werte für R´s (100k) und C´s (1µF) 
eingetragen.

Meine letzten Fragen:
1. Funktioniert die Schaltung? (Logik, FF, FET, Entprelleung, etc.)

2. Funktioniert die Entprellung in meinem Schaltplan?
   Im Artikel Entprellung zieht der Taster das RC-Glied auf log L,
   bei mir allerdings auf +Ub.
   Berechnete Zeit ist ca. 50ms.
   Ich bin unsicher was Richtigkeit und Werte angeht.