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Scheibenwischer mit Relais

In dem folgenden Versuch konstruieren wir einen Scheibenwischer, der mit Relais gesteuert wird. Die Steuerung des Scheibenwischers soll mit einem Taster und einem Schalter ausgestattet werden. Mit dem Taster wird nur ein einziger Vorgang des Scheibenwischers angestoßen. Der Scheibenwischer dreht hier von links nach rechts und anschließend zurück. Sobald die Ausgangsposition erreicht ist, schaltet die Steuerung den Motor aus. Mit dem Schalter dagegen wird die Steuerung in den Dauerlauf versetzt. Die Links- und Rechtsposition werden mit jeweils einem Endschalter abgefragt.
Die Steuerung kann für beliebige Spannung ausgelegt werden. In diesem Fall arbeitet die Steuerung mit 24 VDC. Bei Änderung der Spannung müssen natürlich alle Komponenten entsprechend angepasst werden.

Die eigentliche Arbeit wird von dem Motor ausgeführt. In der Schaltung wird ein 24 VDC Gleichstrommotor mit Getriebe verwendet. Dank der Getriebe sind die Drehbewegungen der Welle nicht so schnell. Damit eignet er sich für die Simulation eines echten Scheibenwischer-Motors sehr gut.

Gleichstrommotor (24 VDC) mit Getriebe

Gleichstrommotor (24 VDC) mit Getriebe

In der Schaltung werden zwei Relais dafür benötigt, den Motor mit Strom zu versorgen. Diese Aufgabe übernehmen zwei Finder-Relais der 55-Reihe. Die Relais verfügen jeweils über vier Wechsler Kontakte. Zwei Schließer –Kontakte werden für die Motor-Einspeisung gebraucht. Auf dem Plan tragen die Relais die Bezeichnung Q1 und Q2.

Finder Relais

Finder Relais 55.34.9.024.0040

Für die Relais sind im Handel Stecksockel erhältlich. Für Testzwecke kann man auf sie verzichten und stattdessen mit Lötkolben an die Pins Anschlussleitungen anlöten.

Pinseite

Finder-Relais Pinseite

Zwei weitere Relais werden von den Sensoren, die Endlage links und rechts überwachen, geschaltet. Je nachdem, welche Sensoren (Endschalter) man anwendet, kann auf diese Relais verzichtet werden. Es handelt sich hier um die Relais mit Bezeichnung HF115F. Sie können bis zu 8A schalten. Auf dem Plan tragen die Relais die Bezeichnung K1 und K2.

Relais hf115f 24vdc

Relais HF115F 24VDC

Die Endlagen werden von zwei Reedsensoren Firma Festo überwacht. Diese Sensoren werden standardgemäß für Kolbenüberwachung in Luftzylindern angewendet. Bei unserer Anwendung testen wir, ob die Sensoren auch für andere Zwecke eingesetzt werden können. Die Sensoren verfügen über zwei Anzeige-Leuchtdioden. Beim Testen kann man dank dessen beobachten, wann und ob die Sensoren schalten.

Reedsensor von Festo

Reedsensor von Festo

Die Reed-Sensoren (Reed-Schalter) schalten erst dann, wenn sie in Bereich eines Magnetfeldes kommen. Um die Funktionalität der Schaltung zu gewährleisten, besteht der bewegliche Arm unseres Scheibenwischers aus einem Magnet. Der Maget-Stab hat eine Länge von 6 cm und eignet sich gut für unsere Testschaltung.

Magnetstreifen

Magnetstreifen

Motor mit Magnetarm

Motor mit Magnetarm

Die Schaltung wird nach Bedarf entweder mit einem Taster (ein Wischer-Vorgang) oder einem Schalter (Dauerbetrieb) aktiviert.

Taster und Schalter

Taster (S0) und Schalter (S1)

Der Schaltplan

Schaltplan (Steuerung)

Schaltplan (Steuerung)

In der Ausgangsposition befindet sich der Wischerarm links. Die Relais Q0 und Q1 sind aus. Bei Betätigung des Tasters S0 wird das Relais Q0 angezogen und geht über sein Kontakt Q1:11-14 in Selbsthaltung. Trotz, dass der Taster jetzt losgelassen wird, bleibt Q1 angezogen. Motor dreht von links nach rechts. Sobald der Sensor B2 angefahren wird, wird das Relais K2 angezogen. Über seinen Schließer-Kontakt K2:11-14 bekommt die Spule von Q2 Spannung. Das Relais Q2 zieht an. Bevor seine Schließer-Kontakte geschlossen werden, öffnet sein Öffner-Kontakt Q2:21-22. Das Relais Q1 fällt ab. Der Kontakt Q1:21-22, der bis dato geöffnet war, schließt. Über den Kontakt Q2:11-14 geht das Relais Q2 in Selbsthaltung. Das ist möglich, da der Öffner-Kontakt K1:11-12 zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. Der Motor dreht jetzt von rechts nach links. Sobald der Sensor B1 angefahren wird, wird K1 eingeschaltet, sein Öffner-Kontakt K1:11-12 öffnet und das Relais Q2 fällt ab. Der Motor bleibt stehen.
Der gleiche Ablauf wiederholt sich, wenn man den Schalter S1 betätigt. Der Schalter rastet ein und sein Schließer-Kontakt bleibt dauerhaft geschlossen. Erreicht der Arm den linken Sensor B1, fällt Q2 ab, wodurch Q1 sofort wieder anzieht. Der Motor dreht dann wieder von links nach rechts. Erst wenn der Schalter S1 wieder ausgeschaltet wird, wird der Ablauf unterbrochen.
Anstelle der Schalter S0 und S1 könnte man einen Kontakt eines Regensensors verwenden. So würde die Schaltung automatisch nach Bedarf ein- bzw. ausgeschaltet.

Schaltplan (Leistung)

Schaltplan (Leistung)

Die Änderung der Drehrichtung erreicht man, indem man die Versorgungsspannung des Motors umpolt.

Testschaltung

Scheibenwischer Testschaltung

Scheibenwischer Testschaltung

Kurzvideo

Scheibenwischer-Steuerung mit Relais


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