Mikroelektronik

heißt so weil auf einem sehr kleinen sogenannten Chip (Siliziumplättchen) viele elektronische Bauelemente (Transistoren und Dioden) in einem gemeinsamen Gehäuse, dem Schaltkreis (IC's), vorhanden und so miteinander verbunden sind das oft benötigte Schaltungselemente zur Verfügung stehen.
Diese Schaltungselemente sind vereinheitlichte Standardschaltungen die in vielen Geräten zur Anwendung kommen. Das können einfache digitale Grundschaltungen (Logic-Gatter) bis hin zu komplexen analogen Schaltungen wie Verstärker, Filter usw sein.

Uns sollen jetzt als Modellbahner die digitalen Logic-Schaltungen interessieren. Aber warum? Läßt sich einfach beantworten.
Wie schon in den vorherigen Beträgen erläutert, werden Steuerungen für die Modellbahn sehr oft mit Relais gemacht. Es ist jetzt nicht beabsichtigt in irgendeiner Weise eine Wertung abzugeben. Im Gegenteil es verdient Respekt solche oft Relais'ungetüme'  zu entwerfen, bauen und am Laufen zu halten. Doch wenn wir mal ganz ehrlich sind dann haben wir schon oft gedacht, so ein Mist schon wieder hängt ein Relais oder gibt keine richtigen Kontakt oder da brauch ich ja nochmal je zwei Relais für jedes Gleis usw usf. Die Liste der Unzulänglichkeiten ist nicht kurz. Nun sollen uns diese Mikro's weiterhelfen aber dazu einige Vorbemerkungen.

In Schaltern (auch Tastern, Reed's usw) und Relais ist nur die Grundlogic vorhanden.
Schließer:
- Schalter wird betätigt - Kontakt schießt - Strom kann fließen (zB. Lampe brennt).
- Relaisspule wird bestromt - Anker zieht an - Kontakt wird geschlossen - Strom kann fließen - gleiches Ergebnis.

Das ist zwar auch schon Logic aber nicht gemeint sondern zB. Taster mit Unterbrecherkontakt.
Öffner:
- Taster wird betätigt - Kontakt geöffnet - Stromfluß unterbrochen (Lampe geht aus).
- Relais bestromt - Anker öffnet Kontakt - wieder gleiches Ergebnis wie bei Taster (Lampe aus).
Diese Funktion wird kurz und knapp NOT (Nicht) genannt.

Aus diesen Grundelementen (Schließer und Öffner), nebenbei bemerkt ein Wechsler ist nur beide Schalter zu einem zusammengefasst, müssen alle komplexeren Konstrukte, wie zB. eine Modellbahnsteuerung, entwickelt werden. Dazu werden Grundfunktionen gebildet wie Reihen- und Parallelschaltung. Wie schon im Beitrag Funktion gesehen entsprechen diese der Und- und der Oder-Funktion. Zur Verdeutlichung noch mal, bei einer Reihenschaltung kann nur dann ein Strom fließen wenn alle Elemente der Reihenschaltung Strom leiten - also Element 1 Und Element 2 Und ... Und ... Und  =  Und-Funktion. Bei der Parallelschaltung fließt schon dann Strom wenn nur ein Element leitend ist - Element 1 Oder Element 2 Oder ... Oder ... Oder  =  Oder-Funktion.

Jetzt wird's interessant. Wie gesagt AND (Und) = Reihenschaltung und OR (Oder) = Parallelschaltung könnte man ja auch weiterhin so machen wie bisher und wird ja auch bei sicherheitsrelevanten Belangen. Aber es gibt Gründe die eine andere Möglichkeit als Elemente hintereinander in Reihe zu schalten, sinnvoll werden lassen. Angenommen eine Fahrstraße soll nur dann frei gegeben werden wenn mehrere Bedingungen (Taster betätigt, Gleiskontakte frei melden, Weichen eine bestimmte Stellung usw) erfüllt sind. Das entspricht einer Reihenschaltung oder AND-Verknüpfung. Bis dahin wäre es gleich welche Schaltungsart ich anwende.
In dem Moment aber wo zum Beispiel ein Signal sofort auf Halt geschaltet werden soll wenn eine! dieser Bedingung das erfordert müßten alle diese Kontakte auch noch parallelgeschaltet werden. Das geht natürlich nicht, mit Logicschaltkreisen aber schon, denn hier werden alle Kontakte an einen 'eigenen' Eingang angeschlossen und können somit auch an mehrere, in dem Fall an ein Und-Glied und gleichzeitig an ein Oder-Glied, angeschlossen werden.

Es gibt auch noch einen weiteren Grund der einen separaten Anschluß notwendig machen kann, nämlich dann wenn elektronische Sensoren (Temparatur, Berührung, Näherung, Helligkeit, Licht usw) die einseitig mit einem festen Potentional (Stromversorgung oder Masse) verbunden sind, in einer Und-Verknüpfung verwendet werden sollen dann ist eine Reihenschaltung nicht möglich, mit Logic-IC's, Computer oder Controller aber schon.

Diese Problematik wird einem erst richtig klar wenn man solche Sachen selber programmiert oder man diese Logic-Schaltkreise verwendet wo diese Funktionen (AND, OR usw) schon fertig vorhanden sind und ich diese nur noch anschließe.

Das soll nun genug der Vorrede gewesen sein. Ich wollte erreichen das die Thematik, moderne Technik, ein wenig vom 'Himmel' geholt wird und man entspannter und hoffendlich mit noch mehr Spaß da ran gehen kann.
In den nächsten Beiträgen will ich versuchen an Hand von praktischen Schaltungsbeispielen zu zeigen wie das gemacht wird.

Weiter geht's mit "Logic"                                                                                              Klaus Klaws