3 Möglichkeiten
Hallo Niiine,
es gibt verschiedene Wege eine Ablaufsteuerung zu realisieren, und zwar abhängig davon, wie tief Du in die dafür notwendige Hard- und Softwareprogrammierung einsteigen möchtest, bzw. was Du für Vorkenntnisse mitbringst.
1.) SPS (= Speicherprogrammierbare Steuerung):
2.) Digitale Zähler, Flipflops, Logik-Gatter, usw.
3.) Mikrocontroller
Nun folgt die Beschreibung der einzelnen Lösungswege.
1.) SPS (= Speicherprogrammierbare Steuerung):
Eine Möglichkeit, bei der Du am wenigsten Kenntnisse über elektronische Bauteile haben musst, wie z.B. über integrierte Halbleiter-Bausteine (Operationsverstärker, Logik-Gatter, Zähler, Flipflops), Transistor-Typen (MOSFET oder Bipolar), Dioden, Widerstände, Kondensatoren, wäre die Verwendung einer kleinen SPS wie z.B. die „Logo“ von Siemens.
Eine SPS ist ein kleines Kästchen, an das Du Eingangssignale schaltest, die vom Kästchen auf logische Weise so miteinander verknüpft werden, dass die von Dir gewünschte Schaltaufgabe durchgeführt wird, wie z.B. ein Lämpchen einschalten oder einen Motor.
Alles was die SPS machen soll, bzw. welchen Ausgang sie abhängig von den Eingangssignalen ein- oder ausschalten soll, musst Du zuvor natürlich programmieren. Die Programmiersprache für eine SPS ist sehr leicht zu erlernen, da sie aus logischen Verknüpfungsbefehlen besteht, die sozusagen selbsterklärend sind.
Der Vorteil der SPS besteht darin, dass Schaltaufgaben jederzeit umprogrammiert werden können, ohne dass ein Schraubenzieher oder ein Lötkolben in die Hand genommen werden, oder Schaltleitungen anders verdrahtet werden müssten.
Einfaches Programmierbeispiel für eine SPS:
Wenn Du kurz auf den Taster S1 drückst, soll ein Lämpchen an Ausgang A1 eingeschaltet werden. Wenn Du kurz auf Taster S2 drückst, soll das Lämpchen an A1 wieder ausgehen. 5 Sekunden nach dem Abschalten des Lämpchens soll ein kleiner Motor an Ausgang A2 für 2 Sekunden eingeschaltet werden.
Hinweis: mit dem Ausschalten des Lämpchens wird ein interner Zeit-Zähler in der SPS gestartet. Sobald der Zeit-Zähler auf 5 Sekunden hochgezählt hat, ist die Bedingung für das Einschalten des Motors erfüllt.
2.)Digitale Zähler, Flipflops, Logik-Gatter, Verzögerungsglieder, Timer-Bausteine, Takt-Generatoren:
Eine Ablaufsteuerung kann auch mit den hier genannten Funktionselementen aufgebaut werden. Kennzeichen dieser Funktionselemente ist, dass sie in Form von integrierten Bausteinen vorliegen, die sog. „Maikäfer“ (schwarzes, längliches Plastikteil der größe eines Maikäfers mit vielen metallenen Beinchen dran). Die übliche Bezeichnung für diese integrierten Halbleiter-Bausteine ist jedoch „IC“.
Die digitalen Zähler dienen oft dazu, exakte Zeitabstände zu erzeugen, wobei zur Ansteuerung der Zähler ein Takt-Generator vonnöten ist. Doch wenn Zeitabstände größer als 0,3 Sekunden realisiert werden sollen, sind Timer-Bausteine die bessere Wahl, weil kein Takt-Generator nötig ist und weil der Zähler sonst sehr viele Zähl-Stufen benötigt, d. h. der Zähler erreicht seinen maximalen Zählerstand erst nach sehr vielen Zählimpulsen. Die Flipflops dienen dazu, Signalzustände (zwischenzu-)speichern, Logik-Gatter dienen dazu, Signale logisch miteinander zu verknüpfen, Verzögerungsglieder (aufgebaut mit einem Schmitt-Inverter und RC-Glied am Eingang) dienen dazu, Signalflanken zeitlich zu verzögern.
Informationen über das Innenleben von IC´s bekommst Du im Internet. Hier sei erwähnt, dass es Logik-Familien gibt, wie z.B. die 74xx-Reihe (Bipolar) oder die 40xx-Reihe (CMOS), wobei xx für die Zahlen 00 bis 99 steht. Innerhalb dieser Familien gibt es die verschiedensten Logik-Funktionen, die Du in Form von einzelnen IC´s bekommen kannst.
Der Ablauf der Steuerung wird allein durch die Verdrahtung der genannten Funktionselemente, bzw. der IC´s erzeugt. Die Versorgungsspannung der IC´s ist in der Regel 5 Volt. Wenn Du einen Motor oder ein Lämpchen mit 12V einschalten möchtest, benötigst Du daher eine zweite Spannungsquelle. Du könntest es aber auch so machen, dass Du 12V für den Motor oder das Lämpchen verwendest, und die 5V mittels Spannungsregler aus den 12V erzeugst.
Die beste Unterlage oder Plattform für die Herstellung einer Verdrahtung zwischen IC´s mit der Hand, ist die (Lochraster-)Platine. Hier fängt jedoch die handwerkliche Geschicklichkeit an, denn Du musst in der Lage sein, dünne Drähtchen abzuisolieren, auf Länge zuzuschneiden und an die entsprechenden Kontakte anzulöten. Die beim Löten entstehenden Dämpfe sollten nicht unbedingt eingeatmet werden. Also entweder gleich bei der Entstehung leicht wegpusten oder einen kleinen Absauger benutzen. Wenn Du mit IC´s anfängst, benötigst Du eine Grundausstattung an Werkzeugen, wobei Dich das nötigste ca. 100,- bis 150,- EUR kosten wird.
Elektronik-Werkzeuge:
Im genannten Preis enthalten ist eine Lötstation mit Temperaturregelung und verschiedenen Lötspitzen (Bleistiftspitz und Meißelförmig) inklusive Lötkolben-Ablage und Schwamm, ein Elektronik-Seitenschneider, einige Lochraster-Platinen (vorzugsweise aus Glasfaser-Epoxy, denn das hat keinen scheusslichen Eigengeruch wie Platinen aus Hartpapier), 250g-Rolle bleifreies Lötzinn mit 0,5mm Drahtdicke, eine Pinzette mit feiner Spitze, eine Lupe mit 10facher Vergrößerung, einige Rollen Entlöt-Litze (die 40-2-10 „Soder-Wick“ von Chemtronics ist ideal), einen Platinen-Halter (besser: kleiner Tisch-Schraubstock mit Kugelgelenk), Teppichmesser, 10m blanker Schaltdraht mit ca. 0,4mm Durchmesser.
Damit Du elektrische Signale überprüfen kannst, benötigst Du ein Spannungs-Messgerät, am idealsten wäre natürlich ein einfaches Oszilloskop, doch damit wird die Sache natürlich etwas teurer, und bevor Du diese Anschaffung machst, Du solltest Dir überlegen, ob Du nur mal eben in die Elektronik reinschnuppern willst, oder ob Du eine echte Neigung dazu hast.
Verglichen mit Lösung 1.) ist dieser Weg mit einem recht großen Aufwand verbunden. Doch wenn Du ganz bestimmt vor hast, auch handwerklich in die Welt der Elektronik einzustiegen, wirst Du um die genannten Werkzeuge nicht herumkommen.
3.) Mikrocontroller:
Ein Mikrocontroller ist in etwa die Kombination aus Lösung 1.) und Lösung 2.). Der Mikrocontroller ist ein IC, welches entweder mit Assembler (=Maschinensprache) oder mit einer Hochsprache (C, C++) programmiert werden kann. Ich programmiere Mikrocontroller nur in Maschinensprache, weil sie sehr leicht zu erlernen ist und weil nur „große“ Mikrocontroller (viele Anschlüsse, viel Programmspeicher, viele Funktionen, höherer Preis) für die Programmierung mit C geeignet sind. Mit Assembler dagegen kann jeder Wald- und Wiesen Mikro programmiert werden.
Was über die IC´s bezüglich Werkzeuge gesagt wurde, gilt auch für den Mikrocontroller. Zusätzlich benötigst Du ein Programmiergerät und eine „Entwicklungsumgebung“ für den PC. Eine „Entwicklungsumgebung“ ist eine Software, die auf dem PC läuft und dafür geeignet ist, ein komplettes Programm (Ablaufsteuerung) zu entwerfen, und in seiner Grundfunktion zu testen, ohne dass es dafür in den Mikrocontroller einprogrammiert werden müsste.
Du kannst das Verhalten des Mikros quasi am Bildschirm simulieren und prüfen, ob die Ausgänge auch genau das tun was Du möchtest, bevor Du das Programm in den Mikro überträgst.
Es gibt viele verschiedene Hersteller von Mikrocontrollern, wobei für Dich eher entscheidend ist, dass die Sache möglichst einfach und übersichtlich bleibt. Vielleicht wäre deshalb für Dich der Mikro „BASIC Stamp“ geeignet. Guck mal auf dieser Homepage:
http://www.parallax.com/tabid/214/Default.aspx
Ok, dies wäre einmal ein Überblick gewesen. Wünsche Dir einen guten Einstieg in die Elektronik. Aus meiner Erfahrung kann ich Dir sagen, dass der größte Elektronik-Spaß erst mit Mikrocontrollern möglich wird
, wobei ich mich selbst auf die PIC-Controller der Firma Microchip festgelegt habe (www.microchip.com).
Gruß, Hilairon