Elektrische Höhenverstellung mit Relais
(Ein Positionsschalter)
Versuchsanordnung
Die folgende Schaltung zur Höhenverstellung z.B. eines Arbeits- oder Wohnzimmertisches wird mit Relais
realisiert. Mithilfe von zwei Tastern wird eine bewegliche Tischplatte rauf oder runterbewegt. Wir gehen davon aus, dass
eine entsprechende mechanische Vorrichtung bereits vorhanden ist. Die Bewegungsstrecke der Tischplatte wird mit zwei
Markierungen festgelegt. Die Markierungspunkte werden mit einem Sensor abgefragt. Dabei kann sich um einen Endschalter,
Lichtschranke, Näherungssensor oder anderen Sensor handeln. Für die Bewegung der Tischplatte sorgt ein elektrischer Motor.
Die Steuerung muss sicherstellen, dass während der Bewegung die Markierungspunkte nicht überfahren werden. Darüber hinaus
muss die Steuerung die aktuelle Position speichern, damit die Bewegungen der Tischplatte nach Ausschalten und
Wiedereinschalten der Versorgungsspannung weiterhin fehlerfrei fortgesetzt werden können. Die
Versorgungsspannung beträgt 12 VDC.
An der Schaltung nehmen folgende Komponenten teil:
Miniatuirrelais FRT5 12V.
Die Miniaturrelais k1 und K2 werden direkt von dem Sensor B1 geschaltet. Sie überwachen die Endlagen.
Klein-Leistungsrelais von Schrack.
Die Relais von Schrack schalten den Motor.
K4 On / K5 Off = Bewegung rauf
K4 On / K5 On = Bewegung runter
Bistabiles Relais 12V.
Das bistabile Relais K3 fungiert in der Schaltung als Speichereinheit.
Induktiver Näherungssensor (Initiator) von Turck.
Der Sensor B1 verhindert, dass die Endlagen überfahren werden.
Der JGB37-Motor, ein Gleichstrommotor 12 VDC mit Getriebe, sorgt für Bewegung. Die maximale Drehzahl des Motors
bei 12 V beträgt 200 U/min. Damit die Bewegung der Tischplatte nicht zu hastig ausfällt, wird der Motor beim Testen der
Schaltung mit lediglich 3 V eingespeist. Diese Tatsache wird auf dem Schaltplan nicht vermerkt.
Der Schaltplan
Die Schaltung besteht aus fünf Relais. Die Relais K1 und K2 fungieren als verlängerter Arm des
Positionssensors B1. Mit den Relais K4 und K5 wird der Gleichstrommotor gesteuert. Das Relais K3 stellt eine Speicherzelle
dar, die die aktuelle Bewegungsrichtung der Tischplatte festhält.
Der Sensor B1 ist bei der Versuchsanordnung fest montiert. Die Markierungspunkte bewegen sich zusammen mit der Tischplatte.
Alternativ könnte man die Markierungspunkte fest anbringen und den Sensor mit der Tischplatte mitfahren lassen.
Solange kein der Markierungspunkte angefahren ist, sind die Relais K1 und K2 deaktiviert. Man kann mit den Tastern S1
und S2 die Tischplatte beliebig rauf oder runter bewegen.
Sobald der Taster S1 betätigt wird, zieht das Relais K4 an, seine Schließer-Kontakte K4(11-14) und K4(21-24) werden
geschlossen und der Motor mit Spannung versorgt. Die Bewegung „rauf“ setzt an. Das Relais K5, das für die Drehrichtung des
Motors verantwortlich ist, bleibt dabei aus. Die Diode D7 verhindert, dass es anziehen kann. Seine Öffner-Kontakte K5(11-12)
und K5(21-22) bleiben geschlossen.
Gleichzeitig wird die erste Spule des Relais K3 angeregt. Sie markiert die „rauf“-Bewegung. Bei dem Relais K3 handelt
es sich um ein bistabiles Relais mit zwei Spulen. Sein Öffner-Kontakt K3(11-12) bleibt geschlossen oder wird, sofern er davor
geöffnet war, geschlossen. Der Öffner K3(11-12) bleibt auch dann geschlossen, wenn der Taster losgelassen wird.
Sobald der Markierungspunkt „Oben“ angefahren wird, wird der Sensor B1 aktiv und das Relais K1 zieht an. Sein
Öffner-Kontakt K1(11-12) öffnet, K4 fällt ab und die Bewegung „rauf“ wird gestoppt. Auch sein Öffner-Kontakt K1(21-22)
öffnet und verhindert, dass das Relais K3 mit dem Taster S2 („runter“) vorläufig umgeschaltet werden kann. Man kann in
diesem Zustand die Versorgungsspannung abschalten. Nach der Wiedereinschaltung, da K3 seinen Zustand nicht verändert hat,
bleiben die Abhängigkeiten erhalten und die Bewegung „rauf“ bleibt unterbunden.
Wird jetzt der Taster S2 betätigt, erfolgt die Bewegung „runter“. Das Relais K5, das für die Drehrichtung des Motors
zuständig ist, zieht an. Auch das Relais K4, das Spannungsversorgung des Motors sicherstellt, wird angezogen. Kurz danach
wird der Markierungspunkt „Oben“ den Positionssensor verlassen und K1 fällt ab. Da sein Öffner-Kontakt K1(21-22) jetzt
wieder geschlossen wird, wird das Relais K3 umgeschaltet. So wird die Bewegungsrichtung „runter“ dauerhaft gespeichert. Das
Relais K3 behält seinen Zustand, bis der Markierungspunkt „Unten“ angefahren und anschließend verlassen wird. Die
Schaltvorgänge erfolgen hier analog wie an dem Markierungspunkt „Oben“.
Um die Schaltvorgänge der Relais beim Testen besser beobachten zu können, werden parallel zu Spulen Leuchtdioden
geschaltet. Die Leuchtionen mit ihren Vorwiderständen werden auf dem Plan nicht berücksichtigt. Die Dioden D1 bis D5
sind Schutzdioden, die wegen Induktionsspannungen eingesetzt werden. Die Diode D6 blockiert Weiterleitung von Signalen,
die nur für die Relais K4 und K5 bestimmt sind. Die Diode D7 blockiert beim Rauffahren das Signal zum Relais K5.
