Anschluss von Kippschaltern, Tastern und Stufenschaltern

Schalter MS500MTaster SDT 21SStufendrehschalter DS1Als Schalter werden größtenteils Miniaturkippschalter – teilweise mit Tastenfunktion – verwendet. Diese sind preisgünstig zu haben und leicht zu schalten. Daneben kommen Drehschalter und Taster zum Einsatz, die ebenfalls preisgünstig zu haben sind.

Für die Radios kommen sogenannte Rotaries (leichtgängige Drehschalter, die ohne Begrenzer beliebig oft in der gleichen Richtung gedrecht werden können) zum Einsatz, speziell sogenannte Drehimpulsgeber. Mit diesen werden die Frequenzen eingestellt.

Prinzip der SchaltermatrixverdrahtungDer Anschluss der Schalter erfolgt mit Nutzung der Schaltermatrix-Funktionalität. Die Schalter sind dabei in einer Matrix von 8 Y-Zeilen (= Port 3) x 8 X-Spalten (= Port 2) organisiert (vergleiche auch Kap. 4.2.6 in der Beschreibung des IO-Warrior 40-Chips im SDK). Nicht vergessen, jedem Schalter eine Diode zu spendieren, sonst gibt’s Kurzschlüsse und die Matrix funktioniert nicht richtig. Die Kathoden der Dioden müssen jeweils mit den entsprechenden Y-Zeilen (= P3.0..7) verbunden sein.

Um später die Verkabelung im Gehäuse zu vereinfachen, habe ich mich entschlossen, die Verdrahtung der Matrixzeilen direkt an den Schaltern durchzuführen und dann nur die Spalten- und Zeilen-Leitungen per Flachbandkabel zum IO-Warrior-Chip zu führen. Dort werden sie einfach an die auf dem Lochrasterfeld der IO-Warrior-Platine aufgelösteten Steckbuchsen angesteckt. Dadurch können die Schalter auch wieder abgestöpselt werden, was für Fehlersuche und schrittweisen Aufbau ganz praktisch ist.

Verdrahtungsplan der Schaltermatrix

Anschluss der Drehimpulsgeber

Übersicht

Drehimpulsgeber DDMDrehimpulsgeber geben einen Schaltimpuls je Rastposition ab (sehr vereinfacht ausgedrückt). Dieser Impuls muss noch so umgewandelt werden, dass dieser Impuls als „Schalter“ fungieren kann. Dies kann auf zweierlei Art umgesetzt werden:

  1. Anschluss der Drehimpulsgeber an eine kleine Logikschaltung („REDec-Schaltung“), die am Ausgang entweder den Zustand „eingeschaltet“ oder „ausgeschaltet“ ausgibt. Dieser Ausgang wird dann ganz normal an die Schaltermatrix des IO-Warrior angeschlossen.
    So habe ich das momentan realisiert. Nachteil ist, dass die Performance der Umsetzung der Impulse etwas zu wünschen übrig lässt, d.h. wenn der Drehimpulsgeber zu schnell gedreht wird, gehen Impulse verloren. Aber man kann damit leben.
  2. Anschluss der Drehimpulsgeber nicht an den IO-Warrior sondern an einen anderen Chip, nämlich den SpinWarrior.
    Diese Variante ist zur Evaluation geplant, aber noch nicht umgesetzt.

Anschluss per REDec-Schaltung

REDec-Schaltung
REDec-Schaltung

Der Drehimpulsgeber produziert nicht direkt vom IO-Warrior auswertbare Ausgangssignale: Die Drehrichtung kann nur mittels Auswertung der Phasenverschiebung der Ausgangssignale an den beiden Ausgängen der Drehimpulse ermittelt werden. Hierzu kommt die REDec-Schaltung zum Einsatz, die von Alexander Franzen ursprünglich für den FSBUS entwickelt wurde. Für die RedEC-Schaltung sind nur einige wenige Logikbauteile notwendig, die preislich im Cent-Bereich liegen. Die Schaltung ist ohne Änderungen direkt an die Schaltermatrix anschließbar.

Material

Material Anzahl Beschreibung
MOS 4011 B 8 Quad 2-Input NAND
MOS 4066 B 4 Quad Bilater. Switch
IC-Sockel 14 pol. 12
Diode 8
Widerstand 1kΩ 8 Kohleschichtwiderstand 1/4W, 5%, 1,0 kΩ

Anschluss per Spin-Warrior

(noch zu evaluieren)

Download der Schaltpläne

Datei Datum Format Größe
Belegung der Schaltermatrix des IO-Warrior #1 02.03.2006
Belegung der Schaltermatrix des IO-Warrior #2 02.03.2006
Belegung der Schaltermatrix in der kleinen Variante 02.03.2006
Matrix-Prinzip-Schaltung 20.12.2007 JPG 55 KB
IOW-Schaltermatrix #1 20.12.2007 PDF / SCH 343 KB /106 KB
IOW-Schaltermatrix #2, Anschluss LCD-Modul 20.12.2007 PDF / SCH 343 KB /106 KB
4-Fach REDec-Schaltung 08.06.2005 JPG / SCH / BRD 139 KB / 60 KB / 24 KB
Original-REDec-Schaltung von Alexander Franzen 17.03.2003 PDF 291 KB

Bilder

IO-Warrior 1:
Links sind die zwei auf dem Lochrasterfeld montierten Steckbuchsen für den Anschluss der Schalter des Schaltermoduls zu sehen. Man sieht gut, die hier verwendeten Fädelkämme. Die Verdrahtung ist aber trotzdem eine Riesenfummelei!
Die Leuchtdioden im Bild ganz links gehören zur Standardbestückung des Starterkits, werden aber für unsere Zwecke nicht benötigt. Sie müssen über die ebenfalls zu sehende Jumperleiste deaktiviert werden.
IO-Warrior 2:
In den Bildern links sieht man die auf dem Lochrasterfeld montierten Steckbuchsen sowie deren Verdrahtung auf der Unterseite. Für die Verdrahtung verwende ich Kupferlackdraht, der direkt an die Kontakte gelötet wird. Die Isolierung schmilzt dabei weg. In die Steckbuchsen werden die Stecker mit den Flachbandkabeln gesteckt, die dann zu den Schaltern (bzw. LEDs führen).
Verdrahtung der Schalter:
Links ist beispielhaft die Verdrahtung einer Frontplatte (in diesem Fall das SchalterModul?) zu sehen. Man sieht sehr gut das Flachbandkabel, das die Verbindung zum IO-Warrior herstellt. Ebenso sind gut die Dioden zu sehen. Die vier Rotaries sind unter der kleinen „Platine“ befestigt. Die „Platine“ ist mit zwei Holzklötzchen auf der Frontplatte befestigt; die Holzklötzchen sind angeklebt, die Platine auf die Holzklötzchen geschraubt. Die Rotaries sind noch nicht verdrahtet.
Ganz links ist eine alternative Verdrahtungsmethode zu sehen. Statt die Matrix an der Frontplatte zu verdrahten, kann sie auch direkt von Schalter zu Schalter mit Hilfe eines Kabelbaums erfolgen. Rechts davon eine Großaufnahme der direkt an den Schalter gelöteten Diode.
REDec-Schaltung:
Ganz links ist die komplett bestückte Platine zu sehen. Die Platine habe ich mir beim Conrad-Leiterplatten-Service fertigen lassen. Leider war noch ein Designfehler in dieser Version, so dass mittels Messer und neuen Drähten etwas nachgebessert werden musste.Im Bild links ist der Anschluss der ReDEC-Schaltung an den IO-Warrior zu sehen. Der benötigte Strom für die Logikbausteine wird von der IO-Warrior-Platine geholt.
Anschluss der Schalter
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