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"Schaltanordnung zur clekironischen Vor- oder Entriegelung
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von Sicherbeitscinrichtungen, insbesondere als Diebstahlsschutz in
einem Graftfahrzeug" Die Erfindung botrifft eine Schaltanordnung der im Oberbegrifi
des Patentanspruches 1 genannten Gattung.
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Zum clektronischen Entriegeln von Türverschlüssen ist es bekannt,
über eine iii der Nähe der Tiir angebrachte Tastatur eine Datonfolge, beispielsweise
eine Zahlenkombination, einzugeben, die zur Freigabe der Türverriegelung führt,
wenn diese Information mit einer fest vorgegebenen, in der Schaltanordnung abgespeicherten
Information übereinstimmt.
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Ebenfalls zur Freigabe ciner Türverriogelung ist es bekannt, den eiektrisclieii
Widerstand eines in eine stationäre Fassung im Bereich tier Tiir einführbaren Steckelementes
mit zwischen Abtast-Borührungsflächen eingeschaltetem Widerstand abzufragen und
in einer Brückenschaltung mit einem vorgegebonen Widerstand zu vergleichen, um im
Falle der Überelnsbimmung die Türverriegelung freizugeben.
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Die Erfindung gebt von der Erkenntnis aus, daß es für Großserien-Einsatz
der gatiungsgemäßen Schaltanordnung, etwa zum Dicbstahisschutz bzw. zur Türentriegelung
in Kraftfahrzeugen, orforderlich ist, cine derart große Anzuhl an unterschiedlichen
Ansprechmöglichkeiten für das Ansteuron der Ver- hzw. entriegelung zu schaffen,
wie sie mit schaltungstechnischen maßnahmon vorbekannter Art, cinschlioßlich der
manucllen Konndaten-Elnqabe Hber ein tastenfeld, nicht mehr realisierbar ist. Dabei
ist auch zu berücksichtigen, daß es möglichst ausgeschlossen sein muß, die Entriegclungskodierung
durch Ausprobieren, also durch Vorgabe beliobig ausgewühlter Informationsgruppierungen,
aufgefunden wird.
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Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugtunde, eine Schaltanordnung
der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei vergleichsweise geringem technischem
Aufwand eine dorart vorschlüssclbare Vor- hzw. Entriegelungsinformation ermöglicht,
daß die Schaltanordnung auch in der Großserie eingesetzt werden kann, ohne daß eine
Signalgruppierung
mchrfach auftritt, und chne daß durch Zufall oder
durch Ausprobieren diese information ermittclhar, die Ver- bzw.
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Entriegelung also durch Unbefugle betätigbar ist.
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Diese aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltanordnung
gattungsgemäßer Art gemäß dem kennzeichnenden Toil des Patentanspruches 1 ausgestaltet
ist.
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Diese Lösung weist cine hervorragende Sicherheit gegen gewolltes oder
ungewolltes, unbefugles Betätigen der Ver- oder Entriegelung auf, weil die Zahl
der möglichen voneinander unterschiedlichen Binärmuster als Speicherinhalte praktisch
unhegrenzt ist. Denn die Verteilung der L-Informationen auf die cinzelnen Speicherplätze
kann völlig willkürlich vorgegeben werden, und nur dann, wenn diese Vorteilung im
Speicher des Signalgebers in bestimmter Relation zum Bitmuster im Speicher des zugeordneten
Signalaufnehmcrs staht, wenn also der dem spezifischen Signalaufnchmer aufgrund
seiner Programmiorung zugeordnete Signalgeber mit diesem gekoppelt ist, erfolgt
eine Ansprache der Sichereitseinrichtung.
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Schen bei cinem zwcidimensionalen Speicher, also etwa bei ciner aus
Zeilen und Spallen aufgebauten Speicher-Maltrix mit 7 x 7 Spolcherplätzen, orgeben
sich 6 x 1062 verschiedene Programmierungsmöglichkeiten für die Binärmuster-speicher.
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Durch Abfragen der verschliedenen Binärmmster-Möglichkeiten ist die
kodlerung der Spcicher praktisch nicht zu crmittcin.
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Donn selbst bei ciner Zykluszeit für die Speicher-Abfrage von 0,1
sec. wären in 100 Jahren orst cn. 3 x 1011 unterschiedlliche binärmuster erfaßt.
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Deshalb eignet sich dlese erfindungsgemäße Schaltunordnung in besonderem
Muße für die Großserien-Anwendung, etwa im Zusammenhang mit Sicherungseinrichtungen
am Kraftfahrzeug. So kann es sich bei der über den Signalgober zu cnt-
Liegelnden
Sicherheit seinrichtung beispielsweise um die Tütverriegelung und/oder um die Preigabe
der clektronischen Zündpunkteinstellung dür Botfieb des kraftfahrzeugs handeln.
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Die im Patcatanspruch 2 gekennzeichnete Anspgestaltung der crfindungsgemäßen
Schaltanordnung ist besonders preiswert und funktionssicher mit den Standardisierien,
integrierten Banelementen der digitalen Schaltungstechnik realisierbar.
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Die zusätzliche Maßnahme gemäß dem Patentauspruch 3 stellt sicher,
daß die Abfrage des auiuchmerseitigen Speicher-inhalt durch den Begiun der Aldrage
des gekxerscitigen Speicher-Inbalts synchronisiert wird, auch dann, wonn zur Sicherheit
gegen mögliche Übermittlungsichler eine Aufeinanderfolge mchreier solcher Vorgleichs-Abfragen
vorgeschen ist.
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Schaltungstechnisch besondeis wenig aufwendig gesialtet sich eine
Ergebnis-Abfrage hinsichtlich des Bitmuster-Vergliches nach patentanspruch 4.
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Die Übermitllung des geberseillg abgespeicherlen Bitmusters nach Patentanspruch
5 bedingt besonders goringen schaltungstechuischen aufwand im Signalgeber, Andererseits
hat die übermittlung des geberseitig abgespeicherten Bitmusters nach patentanspruch
6 den Vorteil, bei geringerem aufwand cine bess@e Synch onisation der aufnehmm seitigen
Speicher-Abinage verwirklichen zu können.
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Die Hitmuster-Speichekr im Signalgcber und/oder im Signalaufnchmer
können cinfach als Dioden-matrix oder als Testwertspeicher in integriertor Technik
ausgobildet sein. Insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Schaltanordnung im
Zusammenwirken mit rechnergesteuerten Schaltungen eingesetzt wird, kann es zweckmäßig
sein, verfügbare Speicher-
Kapazitäten des Rechners jedenfalls für
die Abspeicherung des aufnehmerseitigen Bitmusters einzusetzen und, je nach Aufbau
des Rechners, dann gegebenenfalls eine Speicher-Organisation entsprechend Patentanspruch
7 vorzunehmen.
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Das im wesentlichen auf serieller Informationsvorarboitung, insbesondere
gemäß Patentanspruch 2 und Patentanspruch 3, beruhende Konzept des Bitmuster-Vergleichs
bei der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist in besonderem Maße geeignet, nicht
mittels individueller Bausteine der digitalen Schaltungstechnik, sondern gemäß Patentanspruch
8 unter Einsatz eines Mikroprozessors realisiert zu werden, zumal dann, wenn ein
solcher ohnehin beispielsweise für die elektronische Zündpunktverstellung vorgesehen
ist und freie Kapazitäten zur Durchführung weiterer Informationsverarbeitung aufweist.
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Der Signalgeber ist zweckmäßigerweise gemäß Patentanspruch 9 realisiert,
was eine besonders bequeme Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ermöglicht,
indem bei Annäherung des beispielsweise in der Tasche getragenen Signalgebers an
den zugeordneten, beispielsweise in ein geparktes Fahrzeuy eingebauten Signalaufnehmer
bereits die Entriegelung der Sicherheitseinrichtungen erfolgt, das Kraftfahrzeug
also ohne weitere Handgriffe unmittelbar betriebsbercit ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender
Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das nesentliche vereinfacht
dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Schaltanordnung.
Es zeigt: Fig. 1 in Prinzip-Übersichtsdarstellung einen drahtlos an cinen Signalauinebmer
gekoppelten Signalgob@r, die beide dreidimensional
orientierte
Binärmuster-Speicher aufweisen, Fig. 2 ein Beispiel für das bevorzugte Zusammenwirken
der wesentlichen Funktionselemente innerhalb eines Signalgebers nach Fig. 1, dargestellt
für den Fall einer quadratischen Matrix als Binärmuster-Speicher, Fig. 3 eine an
die Funktion des Signalgebers nach Fig. 2 angepaßte Schaltung für einen zugeordneten
Signalaufnehmer, Fig. 4 ein bevorzugtes Realisierungsbeispiel für die informationsermittlung
am Eingang des Signalaufnehmers nach Fig. 3, wenn vom Signalgeber nach Fig. 2 aus
lediglich dann ein Informationsimpuls übermittelt wird, wenn die Speicher-Abfrage
an einem Speicherplatz eine L-Information erfaßt, Fig. 5 ein mit der Schaltung nach
Fig. 4 zu verarbeitendes Impulsdiagramm für den Fall, daß vom Signalgeber nach Fig.
2 lediglich dann ein Informationsimpuls übermittelt wird, wenn in der abgefragten
Speicherposition eine L-Information enthalten ist, Fig. 6 eine Einganysschaltung
entsprechend Fig. 4, jedoch für pulslängenmodulierte Impulse zur Binärinformationsübermittlung,
Fig. 7 eine Impulsfolge mit einem Informationsinhalt gemäß Fig. 5, jedoch zur Verarbeitung
mit einer Eingangsschaltung nach Fig. 6, und Fig. 8 eine Zuordnung von Signalgeber
und Signalaufnehmer entsprechend Fig. 1, jedoch mit Realisierung der Informationsabfrage
und des Bitmuster-Vergleiches über Mikroprozessoren.
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Die Ubersichtsdarstellung nach Fig. 1 zeigt in einer auf das Wesentliche
beschränkten Prinzipdarstellung einen transportablen Signalgeber 1 und einen stationären,
nämlich dem zu schützenden Objekt zugeordneten Signalaufnehmer 2.
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Die Informationsübermittlung zwischen ihnen erfolgt im dargestellten
bevorzugten Beispielsfalle drahtlos, etwa mittels Funk-, Mikrowellen- oder Ultraschallenergie
oder über eine Kopplung mittels Infrarotstrahlung,bei hinreichender Annäherung des
Signalgebers 1 an den Signalaufnehmer 2. Dafür sind im bzw. am Signalgeber 1 ein
entsprechend ausgelegter Sender 3 zum Speisen eines Strahlers 4, etwa einer Antenne
und im bzw. am Signalaufnehmer 2 ein Empfängerdemodulator 5, gespeist von beispielsweise
einer Empfangsantenne 6, vorgesehen. Es kann aber auch die Informationsübermittlung
unmittelbar, über eine galvanische Kopplung zwischen Signalgeber 1 und Signalaufnehmer
2, erfolgen, indem beispielsweise ein Stecker am Signalgeber 1 in eine Steckbuchse
am Signalaufnehmer 2 (in der Zeichnung nicht dargestellt) eingeführt wird. In diesem
Falle kann die Energieversorgung des stationären Signalaufnehmers 2 über eine solche
galvanische Verbindung zugleich die Stromversorgung des Signalgebers 1 übernehmen,
wodurch es sich erübrigt, in diesem eigens eine Stromquelle 7 anzuordnen.
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Bei bevorzugter Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist
der Signalaufnehmer 2 in einem Kraftfahrzeug installiert und (in der Zeichnung nicht
dargestellt) an dessen Batterie ständig angeschlossen, um stets betriebsbereit zu
sein. Die Empfangsantenne 6 oder das äquivalente Bauteil, je nach der für die Informationsübertragung
benutzten Energieform, ist beispielsweise in einer Ecke des Fensters in der Tür
auf der Fahrerseite des Kraftfahrzeugs angeordnet, so daß die Kopplung bei Annäherung
des Fahrers,
der den Signalgeber 1 frei in der Hand oder verdeckt
in einer Tasche trägt, an sein Fahrzeug hergestellt wird. Als Betätigungsschaltung
8 wird vom Signalaufnehmer 2 bei zutreffender Ansprache vom Signalgeber 1 aus bevorzugt
eine bis dahin verstimmte elektronische Zündpunktverstellung für Fahrbetrieb korrekt
eingestellt, so daß das Kraftfahrzeug fortan betriebsbereit ist, bis der Benutzer
zum Sichern des abgestellten Fahrzeugs über ein entsprechendes Betätigungsglied
die Zündpunkteinstellung wieder verstimmt. Uber den Signalgeber 1 läßt sich also
in sehr bequemer Weise eine Sicherheitseinrichtung etwa in Form einer elektronischen
Zündpunktverstellung entriegeln, nämlich in den Betriebszustand freigeben; in gleicher
Weise ließe sich über den Signalgeber 1 auch eine Verriegelung dieser Sicherheitseinrichtung
vornehmen.
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Diese Entriegelung oder Freigabe der Sicherheitseinrichtung erfolgt
nur dann, wenn ein Signalgeber 1 mit dem Signalaufnelmier 2 galvanisch oder drahtlos
gekoppelt ist, der diesem zugeordnet ist. Diese definierte Zuordnung ist durch den
Speicherinhalt je eines Binärmuster-Speichers 9.1 bzw.
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9.2 im Signalgeber 1 bzw. im Sigralaufnehmer 2 gegeben, nämlich dann,
wenn die im Signalgeber 1 einerseits um im Signalaufnehmer 2 andererseits vorgegebenen
Binärmuster in bestimmter Relation zueinander stehen. Bei dieser Relation handelt
es sich bevorzugt um die Identität, weil dann vergleichsweise einfache Schaltungen
für den Mustervergleich herangezogen werden können. Dabei ist der Speicherinhalt
mehrdimensional, wenigstens zweidimensional (also nach Spalten und Zeilen geordnet)
orientiert. Das erbringt schon bei zweidimensional geordnetem Binärmuster-Speicher
9 eine derartige Anzahl an möglichell Bitmustern, daß ein zufälliges Auffillden
der Geber-AuEllellmer-Informationsprogranimierung
durch Ausprobieren
verschiedener Mustermöglichkeiten so gut wie ausgeschlossen ist. Die feste Informations-Vorgabe
für einen einander zugeordneten Geber-Aufnehmer-Satz beinhaltet dabei den bedienungsoientierten
Vorteil, in Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltanordnung keinerlei manuelle,
hinderliche oder der Vergeßlichkeit unterworfene Eingaben durchführen zu müssen,
abgesehen vom einmaligen Einschalten des Betriebsschalters 10 im Signalgeber 1.
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Weil dieser also kein Tastenfeld aufweisen muß, kann er kleiner gestaltet
sein, als ein herkömmlicher Taschen-Kleinrechner.
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Zum Auslesen des Binärmuster-Speichers 9.1, also des im Hinblick auf
einen bestimmten Signalaufnelimer 2 vorgegebenen Code-Informationsinhalts im Signalgeber
1, ist der Speicher 9.1 mit einer impulsgesteuerten, seriellen Abfrageschaltung
11 zusammengeschaltet. Diese erfaßt den Speicherinhalt, also die Verteilung von
"L" - Informationen über der Gesamtheit der Speicherplätze sukzessiv in jeder der
gegebenen Speicher-Dimensionen. Dafür ist bevorzugt jeder Dimension ein Schrittzähler
12 zugeordnet, die miteinander in Serie geschaltet sind.
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Dor Abfrageschaltung 11 ist ein Informations-Impulslformer 13 nachgeschaltet,
der als Modulator für die Ausgangsstufe des Signalgebers 1, also etwa für den Funk-
oder Infrarot-Sender 3, dieiit. Dieser Impulsformer 13 setzt die Folge der Speicherplatz-Informationen
aus dem Speicher 9.1 in eine zum Signalanfuchmer 2 hin zu übermittelnde binäre Impulsfolge
um.
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Dabei kann einer Binäriniormation L an einem bestimmten Spcicherplatz
im Speicher 9.1, bezogen auf die Beihenfulge der Spoicherplatz-Abfrage, ein Ansgangsirymls
bestimmter Länge cher Amplitude zugeordnet sein, wähncnd der Binätinformation O
ein
Impuls anderer Länge oder Amplitude, oder sogar das Ausbleiben eines Impulses im
vorgegebenen Raster der Impulsfolgefrequenz zugeordnet ist.
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Der Empfängerdemodulator 5 im Signalaufnehmer 2 liefert eine serielle
Information, die dem ermittelten Speicherinhalt im Signalgeber 1 entspricht, also
beispielsweise eine gleichartige Folge von Pulsen mit einer von zwei möglichen Amplituden
oder Längen. Der Empfängerdemodulator 5 liefert diese Information über den Inhalt
des Speichers 9.1 im Signalgeber 1 an cine Sorien-Parallol-Vergleichsschaltung 14.
Diese wird zugleich mit dem Speicherinhalt des im Signalaufnehmer 2 enthaltenen
Binärmuster-Spc ichcrs 9.2 gespeist, dessen Abfrage durch den über den Empfängerdemodulator
5 ermittelten Impuls-Takt am Ausgang des Senders 3 gesteuert wird. Die aus dem aufnehmerseitigen
13 inäriiius ter-Spe 1 cher 9.2 entnommene Information, nämlich Verteilung von L-Informationen
auf die vorhandenen Speicherplätze, wird d @nensionsweise in Schieberegister 15
übergeben. Eine Tdentitätskonkrolle 16 entsperrt die Sicherheits-Verriegelung, steuert
also die nachgeschaltete Betätigungsschlatung 8 an, wenn das aus dem Speicher 9.2
au cgelesene Bitmuster in vorgegebener Weise zu demjenigen paßt - also etwa mit
demjenigeii übereinstimmt -, das gemäß Ausgangsinformation des Empfängerdemodulators
5 zuvor aus dem geberseitigen Speicher 9.1 ausgelesen worden war.
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Die Speicher 9.1 uiid 9.2 ! können also einfach als ROM's oder als
PROM's ausgebildet sein, cla sie lediglich einmal paarweise mit einem Bitmuster
versehen, nämlich programmiert werden müssen, ohne daß dieser für ein Geber-Aufnchmer-Paar
einmal vorgegebene Informationsinhalt späternoch Irgendwelche Änderungen erführt.
Da auch die secfuentiellen Abfrage- und die serien-Parallel-Vergleichsschaltungen
aus hochintegrierten Baus te iiien der Digitaltochnik bestehen
können,
ist die erfindungsgemäße Schaltanordnung extrem klein, kostengünstig und funktionssicher
realisierbar.
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In Fig. 2 ist ein detaillierteres, aber immer noch auf das Prinzipielle
beschränktes Schaltungsbeispiel für die Realisierung des Signalgebers 1 (vgl. Fig.
1) unter Berücksichtigung bevorzugter Maßnahmen für die sequentielle Abfrage des
Speicherinhalts dargestellt. Bei Betätigung des Betriebsschalters lo, der hier als
mechanischer Drucktastenschalter dargestellt ist, wird ein Taktgenerator 17, etwa
eine astabile Kippstufe mit vorgegebener Pulsfolgefrequenz, an Betriebsspannung
gelegt, also der Lastkreis der Stromquelle 7 (beispielsweise einer Miniaturbatterie)
geschlossen.
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Zugleich wird eine Pulsformerstufe 18 angesteuert, etwa eine monostabile
Kippstufe mit kurzer Rückkippzeit oder eine Differenzierschaltung, , um ein Ausgangssignal
zur Kennzeichnung des Betriebsbeginns des Signalgebers 1 abzugeben.
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hierdurch werden die Rückc;etzeingänge 19 bzw. 20 von Schrittzalilern
21 bzw. 22 angehsteuert. Solche Schrittzähler 21 bzw. 22 werden, als integrierte
Bausteine der digitalen Schaltungstechnik, auch als cis aus acht-Multiplexer" oder
als Abtast-Stouerschaltungen bezcichnet. Nach Maßgabe des Erscheinens von Taktimpulsen
am Takteingang 23 bzw. 24 wird L-Signai von einem Ausgang zum nächsten weitergeschaltet,
so daß stets an einem und nur an einem aller Ausgangs-Anschlüsse L-Signal ansteht.
Je nach Auslegung des Rücksetz-Einganges 1 9 bzw. 20 bewirkt eine Impulsgabe auf
diesen, daß die L-Ausgangsinformation auf den ersten angeschlossenen Ausgang oder
auf einen Ausgang davor springt, bis sie mit Erscheinen des nächsten Taktimpulses
wieder um einen Ausgang weitergesclialtet wird.
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Für die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 ff sind zweidimensionale
Speicher 9.1 bzw. 9.2 vorgesehen, also Zeilen
Spalten-Speicherplatzanordnungen.
Im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist den Zeilen der
eine Schrittzähler 22 unmittelbar zugeordnet. Dadurch erfolgt nach Maßgabe der Ansteuerung
dessen Takteinganges 24 nacheinander Einspeisung von L-Signal in jede der Speicherplatz-Zeilen.
Der andere Schrittzähler 21 ist mit seinen Ausgängen den Spalten des Speichers 9.1
über eine UND-Verknüpfung 25 zugeordnet. Deren individuelle UND-Gatter 26 sind hierbei
einerseits an einen Ausgang des Schrittzählers 21 und andererseits an den zugeordneten
Spalten-Ausgang des Speichers 9.1 angeschlossen. Die UND-Bedingung ist dann erfüllt,
wenn derjenige Speicherplatz, der sich im Koordinatensystem aus Zeile und Spalte
entsprechend den Ausgängen der Schrittzähler 22 bzw. 21 bestimmt, auf L programmiert
ist.
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Im dargestellten Realisierungsfalle einer Diodenmatrix sind alle diejenigen
Speicherplätze, die durch einen Punkt markiert sind, entsprechend der Darstellung
rechts unten im Speicher 9.1 mit einer Diodenbrücke 27 zwischen Zeilenanschluß und
Spaltenanschluß ausgestattet. Bei Ansteuerung der entsprechenden Zeile aus dem Schrittzähler
22 erscheint somit a"n Spaltenausgang L-Signal. Wenn auch der diesem Spaltenausgang
zugeordnete Ausgang des Sclirittzählers 21 gerade L-Signal führt, wird vom zutreffenden
UND-Gatter 26 ein der UND-Verknüpfung 25 nachgeschaltetes ODER-Gatter 28 durchgestouert.
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Wenn eine Zeile des Speichers 9.1 auf diese Weise Spalte fjir Spalte
nach ihrem Informationsinhalt abgefragt ist, der Scbrittzähler 21 über seinen Takteingang
23 also bis zum Ende durchgezählt wurde, wird der Taktcingang 24 des Zeilen Schrittzählers
22 vom letzten Ausgang des Spalten-Schrittzäblers 21 um einen Schritt, also zur
nächstzn Zeile weitergeschaltet, um nun diese Zeile in gleicher Weise spaltenweise
abzufragen.
Bei diesem letzten Ausgang kann es sich, wie in Fig. 2 im Interesse der übersichtlichkeit
dargestellt, um einen besonderen Fortschaltausgang 29 handeln. Es kann aber auch
eine Fortschalteinrichtung der Art vorgesehen sein, die bei Verschwinden des L-Signales
am letzten Spalten-Ausgang des Sciirittzählers 21 ein Fortschaltsignal zur Ansteuerung
des Takteinganges 24 am Zeilen-Schrittzähler 22 abgibt.
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Nachdem so alle Zeilen des Speichers 9.1 Spalte für Spalte abgefragt
wurden, ist in Fig. 2 über eine Verbindung vom Fortschaltausgang 30 des Zeilen-Schrittzählers
22 über ein ODER-Glied 31 eine erneute Ansteuerung der Pulsformerstufe 18 vorgesehen,
um den beschriebenen Ablauf erneut zu starten, falls der manuell betätigte Betriebsschalter
10 noch geschlossen sein sollte, weil beispielsweise aufgrund einer Störung bei
der Informationsübertragung an den Signalaufnchmer 2 (vgl. Fig. 2) die Identitätsabfrage
16 noch kein Freigabesignal abgegeben hat.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist zwischen dem Taktgenerator
17 und der Pulsformerstufe 18 einerseits sowie dem Spalten-Schrittzähler 21 andererseits
ein Start-Synchronisationssignalgeber 32 vorgesehen. Dieser dient dazu, im Signalaufnehmer
2 zu Beginn der geberseitigen Abfrage des Speichers 9.1 ein Synchronisationssignal
hervorzurufen, damit die aufnehmerseetige Abfrage des Speichers 9.2 damit synchronisiert
durchgeführt wird, um schaltungstechnischen Aufwand für Zwischenspeicherung zur
Identifizierung der speichorplatzinfommationen möglichst zu wermciden.
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Im dargestellten Prinzipbeispiel ist dieser Synchrenisationssignalgober
32 aus einer Zusammenschaltung einer monestabilen
Kippstufe 33
und einer UND-Stufe 34 realisiert. Der Setzeingang der monostabilen Kippstufe 33
ist der Pulsformerstufe 18 nachgeschaltet, d. h., diese Kippstufe 33 wird zu Beginn
eines jeden Abfragezyklus in ihren instabilen Schaltungszustand überführt. Während
der Zeitspanne des Andauerns dieses instabilen Schaltungszustandes wird der Impulsformer
13 über ein ODER-Gatter 35 freigegeben und über ein weiteres ODER-Gatter 36 angesteuert,
um die Modulationsstufe des Senders 3 für Abstrahlung eines als Synchronisationssignal
dienenden Impulses entsprechender Länge anzusteuern. Erst nach Rückkippen der Kippstufe
33 in ihren stabilen Schaltzustand wird die UND-Stufe 34 freigegeben, und der Taktgenerator
17 steuert den zuvor über das ODER-Glied 37 in seinen Anfangszustand gesetzten Spalten-Schrittzähler
21 zur Speicher-Abfrage längs der ersten Zeile (Anfangsstellung des Zeilen-Schrittzählers
22) an, nachdem also das Synchronisationssignal beendet ist. Danach erscheint am
Ausgang des ODER-Gatters 28 nach Maßgabe der L-Informationsverteilung längs der
Spalten jeweils einer Zeile des Speichers 9.1 ein L-Signal oder kein L-Signal.
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Synchronisiert über ein UND-Gatter 38 und über das ODER-Gatter 36
wird nach Maßgabe dieser Folge von L- oder 0-Informationen der Informations-Impulsformer
13 angesteuert, um über den Sender 3 und den Strahler 4 eine Impulsfolge mit entsprechender
Informationsfolge auszugeben. Wenn diese Information durch Erscheinen oder Nichterscheinen
von Ausgangsimpulsen am Strahler 4 dargestellt sein soll, ist der Impulsformer 13
einfach als UND-Schaltung realiserbar Soll es sich dagegen um Impulse unterschiedlicher
Amplitude handeln, dann handelt es sich beim Impulsformer 13 um einen elektronischen
Umschalter zur Ansteuerung einer Modulationsstufe im Sender 3 mit unterschiedlichen
Amplituden, wie in Fig. 2 in der Darstellung des Impulsformers 13 symbolisch durch
Umschaltung zwischen zwei verschiedenen Abgriffen
eines Potentiometers
dargestellt. Für Erzeugung von Informationssignalen unterschiedlicher Impulslänge
erfolgt im Impulsformer 13 beispielsweise die Ansteuerung einer monostabilen Kippstufe
mit unterschiedlich vorgegebener Rückkippzeit, wozu beispielsweise eine Umschaltung
zwischen zwei verschiedenen Einspeisespannungen vorgesehen ist.
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Die Funktion des Start-Synchronisationssignalgebers 32 sowie die des
Informations-Impulsformers 13 lassen sich aber auch in als solcher bekannter Weise
rein digital über Zählvorgänge mit unterschiedlichen Ergebnis-Abfragen realisieren.
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Fig. 3 zeigt eine Schaltung eines dem Signalgeber 1 nach Fig. 2 zugeordneten
Signalaufnehmers 2. Die dem nun auch hier wieder zweidimensionalen Binärmuster-Speicher
9.2 zugeordnete Serien-Parallel-Vergleichsschaltung 1 4 besteht aus einem Zeilen-Schrittzähler
39, der an seinem Takteingang 40 vom Fortschaltausgang 41 eines den Spalten zugeordneten
Schieberegisters 42 angesteuert wird. Die Information entsprechend der aufgenommenen
und, beispielsweise über Hochfrequenz-Gleichrichtung, demodulierten Informationsimpulsfolge
für die momentan in Betracht gezogene Speicher-Zeile wird über den Informationseingang
43 des Schieberegisters 42 in dieses eingelesen. Zwischen den Ausgängen des Schieberegisters
42 und den zugeordneten Spalten-Anschlüssen des Speichers 9.2 sind einzelne Exklusiv-ODER-Gatter
44 einer Identitätsabfrage 45 angeordnet. Dann und nur dann liefert ein diesen Gattern
44 nachgeschaltetes UND-Glied 46 am Ausgang ein L-Signal, wenn für die gesamte über
den Schrittzähler 39 momentan angesteuerte Zeile des Speichers 9.2 die Verteilung
der Speicherplatz-Informationen mit derjenigen des geberseitigen Speichers 9.1,
wie sie momentan
im Schieberegister 42 enthalten ist, übereinstimmt.
Diese Information wird anschließend über ein UND-Gatter 47, das dem Fortschaltausgang
41 nachgeschaltet ist, in ein weiteres Schieberegister 48 eingeschrieben, dessen
Takteingang 49 ebenfalls dem Fortschaltausgang 41 nachgeschaltet ist. Außerdem wird
dann vom Fortschaltausgang 41 aus über den Takteingang 40 der Schrittzähler 39 auf
die nächste Zeile des Speichers 9.2 weitergezählt.
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Wenn so für jede Zeile spaltenweise die Identität mit der vom Signalgeber
1 (Fig. 2) übertragenen Information festgestellt wurde, sind sämtliche Speicherplätze
im Schieberegister 48 mit einer L-Information belegt. In diesem Falle erscheint
mit Abfrageende der letzten Zeile des Speichers 9.2 am Ausgang eines dem Schieberegister
42 nachgeschalteten UND-Gatters 50 L-Signal. Die Gesamtheit der erwähnten Sclialtungsteile
45 .... 50 entspricht also der Identitätskontrolle 16 im vereinfachten Prinzipschaltbild
nach Fig. 1.
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Von diesem IJND-Gatter 50 wird somit dann die Betätigungsschaltung
8 zur Entriegelung einer Sicherheitseinrichtung, etwa zur elektronischen Justierung
des Zündzeitpunktes in einem Kraftfahrzeug-Motor, angesteuert.
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Um den Informationseingang 43 des Schieberegisters 42 nach Maßgabe
der vom Sender 3 ausgegebenen Information anzusteuern, ist dem Empfängerdemodulator
5 ein Informationslmpulswandler 51 nachgeschaltet. Dieser wandelt die Impulse unterschiedlicher
Amplitude oder Länge (je nach Auslegung des geberseitigen Informations-Impulsformors
13) in vom Schieberogister 42 aufnehmbare I.-O-Signale um. Dazu kann beispielsweise
bei Impulsamplitudenkennung eine potentialgesteuerte Kippschaltung vorgesehen sein,
etwa eine Scliritt-Tr igger-Schaltung oder ein CMOS-Gatter mit Ansprechschwellen-Beschaltung.
Bei Pulslängenkennung kann wioder
eine Kippstufen- oder Zähler-Gatter-Kombination
der Art vorgesehen sein, wie sie im Zusarnmenhang mit der Wirkungsweise des Synchronisationssignalgebers
32 (Fig. 2) erläutert wurde.
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Um das Schieberegister 42 synchron mit der Informations-Impulsabgabe
vom Signalgeber 1 zu takten, ist seinem Takteingang 52 ein Taktgeber 53 vorgeschaltet.
Bei diesem kann es sich um einen frei laufenden oder um einen synchronisierten Impulsgenerator
mit stabilisierter Pulsfolgefrequenz handeln, die möglichst genau auf die Impulsfolgefrequenz
des Taktgenerators 17 im Signalgeber 1 (siehe Fig. 2) abgestimmt ist. Dieser Taktgeber
53 kann ständig in Betrieb sein, oder nur nach Maßgabe eines Ausgangssignals am
Empfängerdemodulator 5 betriebsbereit geschaltet sein.
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Dem Empfängerdemodulator 5 ist ferner ein Synchronisationssignaldetektor
54 nachgeschaltet. In Fig. 5 ist als Beispiel für die Ausgangs information des Empfängerdemodulators
5 die Signalfolge angegeben, die sich zu Beginn der Abfrage des geberseitigen Speichers
9.1 ergibt, die also aus einem Synchronisationssignal und daraufhin, entsprechend
dem Speicherinhalt der ersten Zeile, aus der Informationsfolge O-L-O-L-O-O-L besteht.
Die binäre Information liegt also im Beispielsfalle nach Fig. 5 im Vorhandensein
oder Nichtvorhandensein eines Impulse.
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Im dargestellten Beispielsfalle (Fig. 4) besteht der Synchronisationssignaldetektor
54 aus einer integrierstufe 55 mit nachgeschalteter Schwellwertstufe 56. Die Schwellwertstufe
56 liefert nur dann ein Ausgangssignal, wenn ein binrei chend langer Impuls am Eingang
des Synchroni sationssignaldetcktors 54 erscheint, was tür den gegenisber den
Informationsimpulsen
langen Synchronisationsimpuls zu Beginn einer Speicher-Abfrage der Fall ist.
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Jetzt wird derTaktgeber 53 angesteuert, der in diesem Falle aus einer
bistabilen Kippstufe 57 mit nachgeschaltetem Taktgenerator 58 besteht. Der Taktgenerator
58 ist auf dieselbe Pulsfolgefrequenz eingerichtet, wie der Taktgenerator 17 im
Signalgeber 1 (vgl. Fig. 2).
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Mit Durchschalten des Synchronisationssignaldetektors 54 wird der
Informations-Impulswandler 51 freigegeben, der im Falle von Informationsimpulsen
nach Fig. 5 einfach aus einem UND-Gatter 59 realisierbar ist. Falls, abweichend
von der Darstellung in Fig. 5, die 0-Information aus einem Puls mit einer Amplitude
zwischen Null und L-Amplitude bestehen sollte, wäre im Informations-Impulswandler
51 dem Empfängerdemodulator 5 noch eine Schwellwertstufe 60 nachzuschalten, die
nur bei Vorliegen einer L-Amplitude das UND-Gatter 59 ansteuert.
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Das UND-Gatter 59 wird aufgrund Anschlusses an den Ausgang des Synchronisationssignaldetektors
54 jedoch über ein UND-Gatter 61 nur dann freigegeben, wenn das Synchronisationssignal
aufgetreten war uiid abgeklungen ist. Daraufhin erfolgt, gesteuert über den Taktgenerator
58 vor dem Takteingang 52 des Schiebereglstrs 42, das Einlesen der binären Informationsfolge
gemäß den nacheinander ausgelesenen Zeilen des geberseitigen Speichers 9.1 (vgl.
Fig. 2) in dieses Schieberegister 42 über seinen Informationseingang 43, wie es
oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurde.
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Zweckmäßigerweise ist als aufnehmerseitlger Taktgenerator 58 im Taktgeber
53 ein solcher vorgesehen, der über einen Synchronisiereingang 62 von L-Informationsimpulsen
aus dem
Informations-Impulswandler 51 synchronisierbar ist, um
synchrone Ansteuerung des Schieberegisters 42 über den Takteingang 52 bzw. den Informationseingang
43 zu gewährleisten.
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Wenn auf diese Weise durch Weiterschalten des Zeilen-Schrittzählers
39 die Informations-Impulsfolgen für alle Zeilen des geberseitigen Speichers 9.1
nacheinander in das Schieberegister 42 zum Vergleich mit dem Inhalt des Binärmuster-Speichers
9.2 im Signalaufnehmer 2 übergeben wurden,wird zweckmäßigerweise vom Fortschaltausgang
63 des Zeilen-Schrittzählers 39 aus der Taktgeber 53 blockiert, indem seine bistabile
Kippstufe 57 zurückgesetzt wird. Sollte die Betätigungsschaltung 8 (vgl. Fig. 3)
mit Ablauf dieses Zyklus noch nicht angesprochen haben, weil beispielsweise ein
Übertragungsfehler aufgetreten ist, und deshalb der Abfrage und Vergleichszyklus
wiederholt werden, dann erscheint zunächst erneut am Ausgang des Empfängerdemodulators
5 ein synchronisationsimpuls, der den Taktgeber 53 erneut Ereigibt, um abermals
zeilen-weise den Informationsverg leich durchzuführeii.
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Die Ansteuerung des Takteinganges 52 des Scliiebereglsters 42 gestaltet
sich noch einfacher, wenn sowohl der L-Information als auch der 0-lnformat ion ein
Impuls - beispielsweise wie erwähnt Impuls unterschiedlicher Amplitude - zugeordnet
ist. Dcnn dann kann auf den freilaufenden und gegebenenfalls zu synchronisierenden
Taktgenerator 58 im Taktgeber 53 verzichtet werden. Stattdessen erfolgt die Taktimpulserzeugung
für den Schiebe takt unmittelbar aus den Informationssignalen hinter dem Empfängerdemodulator
5. Im Prinzipbeispiel nach Fig. 6 ist dafür im Taktgeber 53 eine monostabile Kippstufe
64 vorgesehen, die über ein UND-Gatter 65 - zum Freigeben der Kippstufe 64 erst
nach Abklingen des Synchror1isationsimpulses
- mit Erscheinen
eines jeden Informationsimpulses kurzzeitig gesetzt wird, gleichgültig, ob es sich
dabei um eine L- oder um eine O-Information handelt.
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Als Beispiel für eine solche Impulsfolge, die in ihrer Information
derjenigen nach Fig. 5 entspricht, ist bei der Impulsfolge nach Fig. 7 die binäre
Information in der Impulslänge bei konstanter Impulsamplitude enthalten. Zur Ansteuerung
des Schieberegisters 42 über seinen Informationseingang 43 entsprechend dem Informationsinhalt
einer Impulsfolge nach Fig. 7 weist der Informations-Impulswandler 51 im wesentlichen
eine monostabile Kippstufe 66 auf, deren Verweilzeit im instabilen Schaltzustand
auf etwa 70 % der Pulsfolge-Periode T (vgl. Fig. 7) eingerichtet ist. Wenn also
die monostabile Kippstufe 66 von einem Informationsimpuls getriggert wird, der noch
ansteht, wenn diese Kippstufe 66 in ihren stabilen Schaltzustand zurückkippt, ohne
daß es sic um einen Synchronisationsimpuls handelt, wird ein UND-Gatter 67 im Informations-Impulswandler
51 durchgeschaltet, also gleichzeitig mit der Ansteuerung der monostabilen Kippstufe
64 im Taktgeber 53 L-Signal an den Informationseingang 43 des Schieberegisters 42
gegeben und durch Ansteuerung dessen Takteinganges 52 in das Schieberegister 42
übernommen.
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In Fig. 2 und in Fig. 3, unter Berücksichtigung der Alternativmöglichkeiten
nach Fig. 4 bzw. Fig. 6, ist zur Erläuterung eines bevorzugten Realisierungsbeispiels
zur erfindungsgemäßen Schaltanordnung im Interesse über sichtlicher Erläuterung
der Grundfunktionen auf die Anwendung herkömmlicher, integrierter Bauelemente der
Digitaltechnik zurückyegriffen. Im Interesse der Ubersichtlichkeit sind dabei sämtliche
Hilfsschaltungen zur Gewihrleistung synchroncr Impulsvererheitung und zur Gewährlei
stung definierter impulsvurschiebungen für störungsfreien Ablauf bestimmter
Schaltfolgen
außer Betracht gelassen. Anstelle der monostabilen Kippstufen können in als solcher
bekannter Weise auch reine Digitalschaltungen eingesetzt werden, also Zählschaltungen
mit Abfrage bestimmter, erst nach einer vorgegebenen Zeit erreichbarer Zählerstände.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltanordnung liegt
darin, daß sie sich aber auch in hochintegrierter Technik realisieren läßt, nämlich
unter Verwendung von Mikroprozessoren. Das ist insbesondere dann von wirtschaftlichtem
Interesse, wenn diese Schaltanordnung in Verbindung mit Betätigungsschaltungen 8
(vgl. Fig. 1) eingesetzt werden soll, die ohnehin mittels eines Mikroprozessors
betrieben werden, wie es beispielsweise bei der elektronischen Zündzeitpunktverstellung
im Kraftfahrzeug der Fall ist. Denn dann weist der ohnehin vorhandene Mikroprozessor
in der Regel noch genügend freien Speicherraum auf, um die erfindungsgemäße Schaltanordnung
zur Ver- bzw. Entriegelung einer Sicherheitseinrichtung zusätzlich realisieren zu
können; zumal, wie oben gezeigt, der Binärmuster-Vergleich zwischen dem Inhalt des
geberseitigen und dem Inhalt des empfängerseitigen Speichers 9 (vgl. Fig. 1) eine
nahezu ausschließlich serielle, taktgebulldene Signalverarbeitung darstellt, für
die folglich weiiig Speicberraum, für Zwischen speicherung entsprechend Serien-Parallel-Umsetzung
und Vergleichsoperationen, benötigt wird.
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In der Prinzipdarstellung nach Fig. 8 ist die Verwirklichung der erfindungsgemäßen
Scllaltanordllung unter Einsatz von Mikroprozessoren 68 gängiger Bauart, unter Verwendung
der vom hersteller eingeführten Anschlußbezeichnungen. näher vorauschaulicht. Die
Binärmuster-Speicher 9.1 bzw. 9.2 (vgl. auch Fig. 1) sind bevorzugt wieder entsprechend
Fig. 3/ Fig. 4 zweidimensional als Diodonmatrix ausgeführt, vgl.
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Fig. 2. Im Gegensatz zu den Gegebenheiten in Fig. 2 und Fig. 3 ist
für die Speicher 9 nun aber keine quadratische 7x2-Matrix vorgesehen, sondern im
Einblick auf die für die Realisierung der erfindungsgemäßen Schaltanordnung verfügbare
Kapazität der Mikroprozessoren 68 beispielsweise eine 5 x 8-Matrix. Die sukzessive
Zeilenansteuerung erfolgt über die Anschlüsse P10 - P14, während über die Anschlüsse
P20 - P27 eine sukzessive Spaitenabfrage je Zeile vorgesehen ist. Dabei kann entsprechend
den Gegebenheiten nach Fig. 3 aufnchmerseitig eine Zwischenspeicherung zur Realisierung
der Funktion des Schieberegisters 42 mit Identitätsabfrage 45 vorgesehen sein. Die
Ausgabe der geberseitigen Information an den Sender 3 bzw. die Eingabe der Aufnehmer-Information
über den Empfängerdemodulator 5 erfolgt jeweils über den Anschluß P17 der Mikroprozessoren
68.1 bzw. 68.2.
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Sofern nicht ohnehin ciii internes Verriegelungsprogramm 69 im aufnehnierseitigen
Mikroprozessor 68.2, beispielsweise in Verbindung mit einer Zündpunktverstellung,
vorgesehen ist, kann über den Anschluß DDo eine externe Betätigungsschaltung 8 zur
Freigabe einer Sicherlieitsverriegelung oder zur Auslösung weiterer Funktionen angesteuert
werden. Gleicher interner Arbeitstakt der beiden Mikroprozessoren 68.1 und 68.2
ist über einen Quarz 70 an den Allschlüssen XTAL gewährleistet, Die Einspelsung
der Versorgungsspannung erfolgt über die Anschlüsse V, im Falle des geberseitigen
Mikroprozessors 68.1 über den Betriebsschalter lo. Entgegen der Prinzipdarstellung
gemäß Fig. 8 katin bei Vorhandensein genügenden Speicherraumes die Bitmuster-Information
der Speicher 9.1 bzw. 9.2 auch in das Programm 69 im Mikroprozessor 68.1 bzw. 68.2
hineinvorlegt sein, in-dem jedem Speicherplatz, einer Matrix oder einer sonstigen
Speicher-Real:isierung,in als socher bekannter Weise eine Adresse und dieser Adresse
die jeweilige Bitinformation zugeordnet wird. Zur
Abfrage und zum
Vergleich der so abgespeicherten Bitmuster kann zur Verringerung des Programmieraufwandes
und Speicheraufwandes im Mikroprozessor 68 auf die Technik der sogenannten getakteten
Logik mit Festwertspeichern (ELEKTRONIK 1977, 99/100 und 133/134) zurückgegriffen
werden.
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L e e r s e i t e