Ein einfacher Getränkespender wird in dem Versuch mithilfe von Relais realisiert. Neben einem Zeitrelais kommt
ein 4-Relay-Modul zum Einsatz. Das interessante an dem Modul ist die Tatsache, dass die Relais mit einem LOW-Signal zugeschaltet
werden. Das heißt, dass die zur Verfügung stehende Eingänge, die die jeweiligen Relais aktivieren, mit Masse verbunden werden müssen. Das
ist der Moment, wo alle Relais-Fans umdenken und sich auf das „umgekehrte“ Denken einstellen müssen.
Die Aufgabe der Schaltung ist bereits im Titel definiert. Es wird ein Getränk ausgeschenkt. Ob das Orangensaft, Coca-Cola,
Wein oder eben ein Obstler ist, ist dabei natürlich irrelevant.
Der Lasersensor überwacht das Vorhandensein eines Bechers oder Glases. Ist das der Fall, kann mit einem Knopfdruck das Ausschenken
gestartet werden. Das Zeitrelais bestimmt die Menge der Flüssigkeit.
Damit nicht allzu viel schief geht, erwartet die Schaltung nach dem Ausschenken das Entfernen des Bechers. Sonst könnte ein
erneuter Start den Becher zum Überlaufen bringen.
Wird das Glas während des Ausschenkens entfernt, wird die Getränkeabgabe unterbrochen. Wenn jemand nicht gleich einen vollen
Becher möchte, kann das Ausschenken mit einem Stopp-Taster unterbrochen werden.
Die Schaltung arbeitet mit zwei Spannungen. Eine entsprechende Auswahl der Komponenten würde es möglich machen, nur mit einer
Spannung zu arbeiten. Spannungsregler würde dann entfallen, was die Schaltung ein wenig einfacher machen würde.
Das Modul HW-316 ist mit vier Relais ausgestattet. Jedes Relais verfügt über einen Wechsler-Kontakt. Die Kontakte
können jeweils 5A bei 50VAC oder 5A bei 30VDC schalten.
Als Versorgungsspannung kann eine Spannung von 3,3 VDC bis 12 VDC verwendet werden.
Die Relais werden mit einem LOW-Signal aktiviert.
Die Relais werden mithilfe Optokoppler angesteuert. Mit einem Jumper kann man bestimmen, ob man nur mit einer
Steuerspannung Vcc arbeiten möchte (Brücke geschlossen) oder mit zwei. Die zweite Steuerspannung wird ggf an den Anschluss
JD-Vcc angeschlossen. Dank Optokopplers sind beide Spannungen galvanisch getrennt.
Das Modul meldet mit Leuchtdioden, ob das jeweilige Relais geschaltet wurde. Die Spulen der Relais sind mit
Freilaufdioden entstört.
Vier-Relay-Modul: Anschlüsse
Die Abmessungen des Moduls betragen 55 mm x 75 mm.
Bei dem Zeitrelais YF-4 handelt es sich um ein multifunktionales Relais, das in diversen Modi verwendet werden kann.
Das Gerät ist für 12 VDC ausgelegt und verfügt über zwei digitale Anzeigen, die bei Einstellungen der
Einschaltverzögerung und Ausschaltverzögerung behilflich sind.
Die Zeiteinstellungen können im Bereich 0-999 Sek, 0-999 Minuten bis 0-999 Stunden erfolgen.
Das Relais verfügt über einen Schließer-Kontakt, der einen Strom bis 5A schalten kann (AC/DC).
Das Gerät eignet sich sehr gut für experimentelle Schaltungen, die ein Zeitrelais benötigen.
Anschluss
Das Relais verfügt über sechs Betriebsmodi, die viele nützliche Zeit-Kombinationen zulassen:
Die Eingabe der Zeiten gestaltet sich relativ einfach. Mit SET-Taste (Rechts oben, 2 Sek. lang gedrückt halten) gelingt man
in den Programmiermodus. Mit Rauf- bzw. Runter-Tasten wählt man den Modus P1 bis P6 aus. Nach erneutem Betätigen der SET-Tatse
können die Zeiten eingestellt werden. Dazu verwendet man ebenfalls die Pfeiltasten Rauf und Runter (Links oben + links unten).
Nach erfolgter
Eingabe werden die Einstellungen mit SET-Taste gespeichert. Mit EIN/AUS Taste (Rechts unten) kann der aktuell aktiver Vorgang
unterbrochen bzw. wieder fortgesetzt werden.
Der Lasersensor ist ein fertiges Modul, das Sender und Empfänger auf einer kleinen Platine enthält. Die
Abmessungen der Platine betragen 18 mm x 48 mm. Es können Hindernisse in einem Abstand bis 80 cm (maximale Entfernung 150 cm)
erkannt werden.
Das Modul hat drei Anschlusspins:
VCC – Versorgungsspannung 2,5V bis 5 V
GND – Masse
DOUT – Digitaler Ausgang
Auf dem Modul befindet sich eine Leuchtdiode, die informiert, ob ein Gegenstand im Erfassungsbereich erkannt wurde oder
nicht (Leuchtdiode AN = Gegenstand erkannt).
Das Modul ist für Messungen von Entfernung nicht geeignet. Bei dem Ausgang DOUT handelt es sich um einen digitalen
Ausgang für Hinderniserkennung. Der Ausgang ist LOW aktiv.
Die Wellenlänge beträgt 650 nm.
Rückansicht
Spannungsregler
Spannungsregler.
Die Schaltung arbeitet mit zwei Spannungen: 5V und 12V. Das ist darauf zurückzuführen, dass die verwendeten Komponenten
unterschiedliche Versorgungsspannungen benötigen. Auswahl von Komponenten, die gleiche Versorgungsspannung benötigen, würde die
Schaltung vereinfachen. Mit dem Spannungsregler wird die Hauptversorgungsspannung von 12 V auf 5V
runtergeregelt.
Mit einem 12V – Ventil wird der Weg für das Getränk freigeschaltet. Im ausgeschalteten Zustand bleibt
das Ventil geschlossen.
Der Schaltplan
Schaltplan
Die Voraussetzung für die Aktivierung der Schaltung ist das Vorhandensein eines Getränkebechers. Solange der
Lasersensor kein Hindernis erkennt, bleibt die Schaltung deaktiviert. Der Lasersensor erkennt Gegenstände bis ca. 1 m. Das ist der
Weg, der freigehalten werden müsste, damit der Sensor nicht auslöst. Um das Problem umzugehen, arbeiten wir hier mit einem Spiegel.
Der Laserstrahl wird mit dem schräg montierten Spiegel abgelenkt. So kann man den Erfassungsbereich des Lasers nach Bedarf
einschränken.
Sobald ein Hindernis vor dem Laser auftaucht, schaltet sein Ausgang durch (LOW Signal) und verbindet die Eingänge des
Relais-Moduls IN1 und IN4 mit der Masse. Die Relais K1 und K4 werden eingeschaltet.
Jetzt kann der Taster S1 betätigt werden. Dadurch wird der Eingang IN2 mit Masse verbunden und das Relais K2 zieht an. Da
Relais K4 bereits an ist, wird das Zeitrelais eingeschaltet. Damit der Zustand erhalten bleibt, auch dann, wenn S1 losgelassen wird,
wird gleichzeitig der Eingang IN3 mit Masse verbunden. Das Relais K3 zieht an und hält sich selbst.
Das Ventil wird eingeschaltet und die eingestellte Zeit läuft ab. Nach Ablauf der Zeit wird das Ventil wieder abgeschaltet,
die restliche Schaltung bleibt jedoch im alten Zustand. Erst wenn der Becher entfernt wird, fällt das Relais K4 ab und löst die
Selbsthaltung des Relais K3. Das Zeitrelais wird abgeschaltet und der Vorgang kann mit einem neuen Becher wiederholt werden.
