Elektronik; Wie wird das realisiert?

Sowas macht man heutzutage mit einem Mikrocontroller - auf diese Weise benötigt man die wenigsten Bauteile, verbraucht somit den wenigsten Platz und hat die niedrigsten Kosten. Kleine Mikrocontroller kosten lediglich ein paar Cent.

Möglicherweise erledigt der Mikrocontroller noch andere Dinge (LEDs und/oder Display steuern, Akku laden etc.), dann macht er das Zählen und Ein-/Ausschalten nebenbei mit.

Aber selbst wenn es wirklich nur ums Ein-/Ausschalten mit 5 Tastendrücken geht, ist der Mikrocontroller heutzutage die wirtschaftlichste Lösung. Schließlich muss man sich neben dem Zählen auch um das Entprellen der Taste kümmern, das ansonsten wieder zusätzliche Bauteile benötigen würde.

Bei logischen Operationen wie diesen tauchen wir bereits in die Welt der Digitaltechnik ein.

In der Digitaltechnik gibt es vom Prinzip her nur 2 Zustände High und Low. Dabei ist High z.b. +5V und Low GND.

Es ist wichtig, dass wir dabei 2 definierte Zustände haben. Wir dürfen z.b. nicht einfach die Verbindung trennen. Bei einer getrennten Verbindung haben wir weder 5V noch GND damit währe dieser Zustand im sinne der Digitaltechnik "undefiniert" was zu Fehlern führen kann.

High und Low können wir auch als 1 und 0 verstehen. drückst du auf dem Taster so wechselt (je nach Ausführung) das Potential von GND auf +5V. Sobald du die Taste loslässt wechselt das Potential von +5V wieder auf GND.

Mit diesem Signal könntest du nun einen sogenannten "Binärzähler" ansteuern. Dieser Zählt dann nach jedem tasten bis 5 hoch. Sobald dies passiert ist kannst du mit Hilfe von logischen & Bausteinen z.b. die Bedingung erfüllen, dass die Zahl 5 als Binärcode anliegt. Ist diese Bedingung erfüllt so wird die entsprechende Funktion ausgeführt.

Nun können wir das ganze auch Zeitgesteuert machen, indem wir ein Zeitglitt mithilfe von Kondensatoren z.b. bauen, der dann den Binärzähler zurücksetzt sobald die Zeit nach dem Tasten verstrichen ist. Mit jedem Tasten lädst du die Kondensatoren des Zeit Glieds auf und setzt damit die Zeit auf 0 zurück. So musst du innerhalb dieser Zeit 5 mal hintereinander drücken damit die Funktion ausgeführt wird.

Den Zähler und die logischen Bausteine bekommt man als sogenannte ICs (integrierte Schaltkreise) Die Schaltkreise bestehen aus mehreren logischen Bausteinen. Ein IC spart also eine Menge Platz und ermöglicht viel mehr logische Funktionen.

Die nächste Stufe währe der Microkontroller. beim Mikrokontroller handelt es sich dabei um ein Programmierbares IC. Dieser kann dann je nach je nach Programmierung die verschiedensten Funktionen ausführen und ist vielseitig einsetzbar. Ein einziger Mikrocontroller kann somit all die genannten Funktionen übernehmen und spart zusätzlich an Komponenten. Das einzige worum wir uns nur noch kümmern müssten ist eine Anpassungsschaltung für Sensorsignale sowie eine entsprechende Übersetzung für Aktoren z.b. wenn hohe Ströme geschaltet werden müssen, dann währen z.b. Relais oder Leistungstransistoren sinnvoll.

Ebenfalls etwas worum wir uns kümmern müssten währe die Spannungsversorgung für den Mikrokontroller den Sensoren sowie Aktoren. Alle logischen Operationen jedoch werden vom Mikrokontroller übernommen.

Für den Einstieg in die Mikrocontrollertechnik empfehle ich den Arduino. Programmiert wird hier mit der Programmiersprache C++. Dazu wird eine Software benötigt die Arduino IDE die ist aber schnell herunterzuladen. Also es geht wirklich schnell hier durchzustarten.

Beim Arduino handelt es sich um ein Entwicklerboard mit einer USB Typ B Schnittstelle. Das heißt die Programmierung erfolgt dann über das USB Kabel. Auch die Spannungsversorgung kann über das USB Kabel realisiert werden oder über den Netzanschluss 7-12V max. (AC oder DC).

Das Board wurde von einem italienischen Unternehmen "Arduino" entwickelt. Zeil mit dem Arduino ist der erleichterte Zugriff an die Ein und Ausgänge des Mikrokontroller zur Realisierung von bestimmten Projekten bei denen z.b. logische Operationen gefragt sind. Die Ein und Ausgänge sind alle auf Pins geführt die sich dann leicht abgreifen lassen um Mithilfe der Signale weitere Funktionen zu realisieren z.b. Relais anzusteuern, Motoren, Servos über PWM usw.

Richtige Lasten lassen sich jedoch über das Board nicht schalten genauso ist es auch mit den 5V und 3,3V Spannungsquellen. Der Spannungsstabilisator kann maximal eine Verlustleistung von 1W vertragen. Kleine LEDs werden kein Problem darstellen aber wenn es darum geht größere Ströme zu schalten, dann sollten Relais verwendet werden. Für den Arduino gibt es zusätzliche Relaisplatinen, die man nutzen kann. Mit der Relaisplatine und natürlich einer zusätzlichen Spannungsversorgung lassen sich dann Ströme bis 10A schalten. Möchte man noch größere Ströme Schalten, so muss man zusätzlich mit den Relais größere Leistungsrelais schalten.

Mithilfe des Arduinos lassen sich die Grundlagen der Mikrocontrollertechnik praxisnah und kostengünstig erlernen.

Wahrscheinlich wird das über einen Chip gesteuert. Dort startet ein Timer beim ersten "Klick" und zählt dann die Knopfdrücke. Wenn die innerhalb des Zeitfensterns kommen, dann geht das Teil an / aus.

Mit einem Mikrocontroller.