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Universal-Schalter mit 5 SchaltausgÀngen

Manchmal ist es praktisch, mit einem einzigen Taster mehrere GerĂ€tschaften ein- und ausschalten zu können. Ob Amateurfunk, Elektronik-Projekte, Modellbau, Kfz-Bereich, Haussteuerung oder sonstige Spielereien - der nachfolgende Universal-Schalter mit 5 SchaltausgĂ€ngen kann vielseitig eingesetzt werden und basiert kostensparend auf einem PIC12F675. Mit nur wenigen, preisgĂŒnstigen Bauteilen kann mit geringem Aufwand eine effiziente Schaltung realisiert werden, die nicht nur einfach zum Nachbauen, sondern auch extrem leicht zu bedienen ist. Nachfolgend werden 2 Varianten vorgestellt - einmal ohne und einmal mit Speicherfunktion.


Schaltplan

Schaltplan 1:  5-fach Universal-Schalter

Schaltbild 1: 5-fach Universal-Schalter mit entprelltem Taster und mit Beispiel fĂŒr mögliche externe Beschaltung eines Schaltausgangs mit Transistor und Relais fĂŒr höhere Schaltleistung (je nach Relais bis 16A).


Verwenden sollte man einen entprellten Schalter. Wer keinen entprellten Schalter zur VerfĂŒgung hat, kann man sich ersatzweise auch mit einem zusĂ€tzlichen 10k Widerstand und einem Kondensator (1 bis 10nF) wie in Schaltbild 2 behelfen.


Schaltplan 2:  5-fach Universal-Schalter

Schaltbild 2: Diese Schaltung mit einem zusĂ€tzlichen 10k-Widerstand und einem Kondensator (1...10nF) kann man verwenden, wenn man keinen entprellten Taster zur VerfĂŒgung hat.


Ist ein Schaltausgang eingeschaltet, liegen dort 5V an. Im ausgeschalteten Zustand sind es 0V.

Der PIC12F675 selbst kann EndgerĂ€te nur bis max. 25mA schalten. FĂŒr grĂ¶ĂŸere Verbraucher wird empfohlen, einen MOSFET, BUZ, oder einen Transistor mit Relais an den Schaltausgang anzuschließen. Damit kann die Schaltlast auf mehrere Ampere - je nach Spezifikation der verwendeten Bauteile - erhöht werden.


Bedienung und Funktionen

Beschreibung: 5-fach Universal-Schalter
Kurzzusammenfassung: Bedienung und Funktionen.


Bei der ersten Verwendung sind alle SchaltausgĂ€nge standardmĂ€ĂŸig ausgeschaltet.

Das Bedienkonzept ist denkbar einfach: DrĂŒckt man den Taster einmal, wird das GerĂ€t am ersten Schaltausgang (PIN7 des PIC12F675) eingeschaltet. DrĂŒckt man den Taster noch einmal, wird es wieder ausgeschaltet. DrĂŒckt man erneut 1 Mal den Taster, wird es wieder eingeschaltet und so weiter.

Um den zweitem Schaltausgang an PIN6 zu steuern, drĂŒckt man 2 Mal hintereinander den Taster. Wenn das angeschlossene GerĂ€t ausgeschaltet wird, wird es dann eingeschaltet und umgekehrt. Wenn es eingeschaltet ist und man drĂŒckt 2 Mal, wird es ausgeschaltet.

Der Schaltausgang 3 (PIN 5 am PIC) wird durch 3 Mal drĂŒcken ein-/ausgeschaltet, der Schaltausgang 4 (PIN 3) mit 4 Mal und der Schaltausgang 5 (PIN 2) mit 5 Mal drĂŒcken.

BetĂ€tigt man den Taster 7 mal nacheinander, werden alle SchaltausgĂ€nge eingeschaltet. Bei 8 Mal drĂŒcken sind alle SchaltausgĂ€nge aus.

SelbstverstÀndlich können die einzelnen SchaltausgÀnge in beliebiger Reihenfolge geschaltet werden. Man kann z.B. Ausgang 2 und 5 einschalten und 1, 3 und 4 aus oder umgekehrt. Kombiniert man alle 5 AusgÀnge ergeben sich insgesamt bis zu 32 mögliche Schaltstellungen.

Je nach Anwendungszweck kann es unter UmstÀnden sinnvoll sein, die SchaltausgÀnge um 5 LEDs zu erweitern, die dann die jeweilige Schaltstellung EIN/AUS zusÀtzlich optisch signalisieren.

Wie lange man den Taster fĂŒr jeden einzelnen Tastendruck gedrĂŒckt hĂ€lt, spielt keine Rolle; die Zeit beginnt erst mit dem Loslassen des Tasters zu laufen. Dann sollte die Zeit zwischen den einzelnen TastendrĂŒcken zwischen 10mS und 500mS liegen. Vergehen 0,5 Sekunden ohne neuen Tastendruck, wird der Tast-Vorgang als abgeschlossen betrachtet.

Es wird nur dann eine Funktion EIN/AUS ausgefĂŒhrt, wenn auch eine Funktion zugeordnet ist. D.h. wenn der Taster 6 mal oder 10 mal betĂ€tigt wird, bleibt dies folgenlos.

Das nachfolgende Video zeigt kurz die Funktionsweise.

Animation: 5-fach Universal-Schalter

Video: So funktioniert der 5-fach Universalschalter. Sollte die Animation nicht automatisch ablaufen, bitte die Webseite durch DrĂŒcken von F5 aktualisieren.
Hinweis: FĂŒr diese Animation wurde die kostenpflichtige Software Real PIC Simulator verwendet, die jedoch aufgrund verschiedener Defizite nicht empfehlenswert ist.


Wird der PIC/Universalschalter von der Spannungszufuhr getrennt und dann wieder zugefĂŒhrt, ist alles auf Null-Stellung, d.h. alle SchaltausgĂ€nge sind aus, unabhĂ€ngig davon ob sie vorher ein- oder aus waren. Dies ist die Variante 1. Die zweite Variante verfĂŒgt ĂŒber eine Speicherfunktion.


Variante 2 - mit Speicherfunktion

Bei der zweiten Variante werden die SchaltausgÀnge von 1 bis 5 einzeln genauso ein- und ausgeschaltet wie bisher, sie wurde aber erweitert um eine Speicherfunktion.

FĂŒr manche Zwecke kann es sinnvoll sein, dass sich der 5-fach Universalschalter die jeweils letzte Schaltposition dauerhaft merkt. Wenn der Strom getrennt und anschließend wieder zugefĂŒhrt wird, dann ist alles wieder in dem Zustand wie es zuvor war. Waren bspw. der Schaltausgang 2 und 5 ein und fĂ€llt der Strom aus, dann sind diese beiden SchaltausgĂ€nge wieder eingeschaltet, sobald wieder Spannung zugefĂŒhrt wird.

Der Speicher behĂ€lt fĂŒr mindestens 40 Jahre seinen Inhalt und ist mindestens 1 Million Mal beschreibbar. Bei 20 Schaltzyklen pro Tag ist die Funktion damit mindestens 13 Jahre lang gegeben. Bei 10 SchaltvorgĂ€ngen tĂ€glich sind es mindestens 27 Jahre. Im Test von Afug-Info.de hat ein PIC12F675 ĂŒber 2 Millionen Schaltzyklen unbeschadet ĂŒberstanden und ist fĂŒr Testzwecke immer noch im Einsatz.

Um diese Speicherfunktion zu steuern, gibt es 3 weitere Befehle, die dem PIC ebenfalls per Tastendruck erteilt werden.

7x Taster betĂ€tigen:    Alle SchaltausgĂ€nge werden ausgeschaltet, der Speicher mit den vorherigen Schaltstellungen (welche PINs EIN/AUS waren) bleibt aber erhalten.
Bsp.: Schaltausgang 1 und 5 sind ein, alle anderen aus. Der Taster wird 7 Mal betĂ€tigt. Alle SchaltausgĂ€nge werden ausgeschaltet. Trennt man danach die Spannungszufuhr zum PIC/Universalschalter kurz und fĂŒhrt sie dann wieder zu, ist die ursprĂŒngliche Schaltstellung wiederhergestellt und Schaltausgang 1 und 5 im Beispiel sind wieder ein.

8x Taster betĂ€tigen:    Die gespeicherten Schaltstellungen werden gelöscht, die aktuell vorhandenen Schaltstellungen aber werden noch bis zum Ausschalten der Spannungszufuhr zum PIC/Universalschalter beibehalten.
Bsp. Alle SchaltausgÀnge sind ein. Der Taster wird 8 Mal betÀtigt. Der Speicher ist gelöscht. Es sind aber nach wie vor noch alle SchaltausgÀnge eingeschaltet bis die Spannungszufuhr zum PIC/Universalschalter getrennt wird. Wird die Spannungsversorgung wiederhergestellt, ist alles auf Nullstellung (AUS).

9x Taster betĂ€tigen:   Es werden der Speicher und alle aktuellen Schaltstellungen gelöscht.
Bsp. Schaltausgang 2 und 4 sind ein, alle anderen aus. Der Taster wird 9 Mal betĂ€tigt. Anschließend werden alle SchaltausgĂ€nge ausgeschaltet und der Speicher gelöscht. Alles ist ausgeschaltet und bleibt auch nach Trennen und Wiederherstellen der Spannungszufuhr zum PIC ausgeschaltet (bis neue Schaltstellungen manuell per Tastendruck eingestellt werden).

Die Funktion dieser drei zusÀtzlichen Schaltmöglichkeiten tritt teils erst beim nÀchsten Aus-/Einschalten des PICs/Universalschalters in Kraft.

Werden nach dem nĂ€chsten Einschalten neue Schaltstellungen gedrĂŒckt, bleiben diese wiederum solange erhalten, bis sie mit 7, 8 oder 9 TastendrĂŒcken gelöscht werden.

Die Beschreibung klingt zwar leider ein wenig kompliziert, die Bedienung ist aber in der Praxis ganz einfach zu bewerkstelligen wie das nachfolgende Video zeigt.



Animation: 5-fach Universal-Schalter

Video: Beim 5x-Schalter mit Speicherfunktion stehen drei zusĂ€tzliche Funktionen zur VerfĂŒgung, wenn man den Taster 7, 8 oder 9 Mal betĂ€tigt. Sollte die Animation nicht automatisch ablaufen, bitte die Webseite durch DrĂŒcken von F5 aktualisieren.
Hinweis: FĂŒr diese Animation wurde die kostenpflichtige Software Real PIC Simulator verwendet, die jedoch aufgrund verschiedener Defizite nicht empfehlenswert ist.


Download

Die fertigen hex-Dateien fĂŒr den PIC12F675 fĂŒr Variante 1 und 2.


Zum Entpacken:

DOWNLOAD  Variante 1      (ohne Speicherfunktion, nach Stromausfall bleiben alle SchaltausgĂ€nge AUS)

DOWNLOAD  Variante 2      (mit Speicherfunktion, nach Stromausfall RĂŒckkehr in vorherigen Schalt-Status)


Hinweis zum Beschreib-Vorgang:

Sollte das ProgrammiergerĂ€t die Konfigurationszeile nicht automatisch aus der hex-Datei ĂŒbernehmen, bitte folgende Einstellungen manuell vornehmen:

Microcontroller: PIC12F675
Taktfrequenz:    4 MHz


Konfigurationszeile:

FOSC_INTRCIO, WDTE_OFF, PWRTE_OFF, MCLRE_OFF, BOREN_OFF



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