DE3130307A1 - Elektrische ueberwachungseinrichtung fuer eine elektronische steuereinrichtung - Google Patents

Description

• Elektrische Überwachungseinrichtung für eine elektronische Steuereinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische tberwachungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
• Bei einer bekannten Überwachungseinrichtung dieser Art (DE-AS 12 21 817) ist zum Nachweis des Ausfalls der Betriebsspannung ein Detektor vorgesehen, welcher an die als Digital - Rechenanlage ausgebildete Steuereinrichtung bei Ausfall der Hauptstromversorgung ein Signal abgibt, das die Rechenanlage zur Ausführung eines die Daten rettenden Notprogramms veranlaßt. Dabei ist ein Energiespeicher vorgesehen, der die Stromversorgung bis zur Ausführung des Notprogramms sicherstellt. Außerdem sind Schaltungsmaßnahmen getroffen, durch die verhindert wird, daß die Rechenanlagelnach Beendigung eines vorhergehenden Befehls einen weiteren Befehl ausführt, falls die Versorgungspannung nicht innerhalb ihres normalen Betriebsbereiches liegt. Hierbei wird die an dem als Kondensator ausgebildeten Energiespeicher anstehende Spannung gemessen und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes die Rechenvorrichtung stillsetzt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine tTberwachungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs zu schaffen, bei welcher die Steuereinrichtung nach dem Einschalten, Unterspannung oder Unterbrechungen der Betriebs spannung sowie bei Störungen in der Steuereinrichtung selbst auf einen definierten Anfangszustand zurückgesetzt wird Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale desWersten Patentanspruchs Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Schaltungsskizze eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Eine elektronische Steuereinrichtung 1 ist über eine Leitung 2 an eine Betriebsspannung und andererseits an Massepotential angeschlossen Die Steuereinrichtung 1 kann dabei ein digitales Steuersystem, ein Mikroprozessorsystem oder ein Mikrocomputersystem sein, mit dem beispielsweise eine Spannung zur Steuerung von Wärmespeicheröfen erzeugt wird Die Steuereinrichtung.1 weist einen Rücksetzeingang R auf, über den durch Anlegen eines Rücksetzimpulses das Arbeitsprogramm der Steuereinrichtung auf einen definierten Anfangswert zurückgesetzt werden kann. Neben anderen nicht dargestellten Ein- und Ausgangssteuerleitungen weist die Steuereinrichtung auch einen Ausgang I auf, an dem bei ordnungsgemäßem Betrieb die Steuereinrichtung 1 ein ständig anstehendes Rechteck-Impulsfrequenzsignal abgibt. Von der Betriebsspannung ist die Serienschaltung aus drei Teilerwiderständen 4, 5, 6 gegen Masse geschaltet, wobei an den Verbindungspunkt zwischen dem mit Masse verbundenen Teilerwiderstand 6 und dem mittleren Widerstand 5 der positive Eingang eines ersten Differenzverstärkers 7 und an den Verbindungspunkt des an die Betriebsspannung angeschlossenen Teilerwiderstandes 4 mit dem mittleren Widerstand 5 der negativen Eingang eines zweiten Differenzverstärkers 8 angeschlossen ist Der Ausgang des ersten Differenzverstärkers 7 ist dabei an den Setzeingang S eines RS Plip-Flop 9 und der Ausgang des zweiten DSSerenzverstärkers 8 an den Rücksetzeingang R diesesRS Flip-Flop 9 angeschaltet. DaS am negierenden Ausgang des RS Fiip-Flop (9) anstehende Signal wird über einen Negator 10 dem Rücksetzeingang R der Steuereinrichtung 1 zugeführt. Gleichzeitig ist an den negierenden Ausgang des RS Flip-Flop 9 der Steuereingang eines als Transistor ausgebildeten Schalters 11 angeschlossen, dessen Emitter an Masse.und dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt der Serienschaltung aus einem an die Betriebs spannung angeschlossenen Aufladewiderstand 12 und einem Entladewiderstand 13 verbunden ist. Der Widerstand 13 liegt in Reihe mit einem Ladekondensator 14, dessen zweiter Anschluß an Masse gelegt ist. Parallel zum Enladewiderstand 13 ist ein Gleichrichter 15 geschaltet, der bei nichtleitendem Schalter den Entladewiderstand 13 für den über den Aufladewiderstand 12 zum Kondensator 14 fließenden Ladestrom überbrückt. An die Verbindungsleitung zwischen dem Entladewiderstand 13 und dem Kondensator 14 ist einerseits der negative Eingang des ersten Differenzverstärkers 7 und der positive Eingang des zweiten Differenzverstärkers 8 angeschlossen, wobei diese Verbindungsleitung gleichzeit an eine.Ringangsklemme 14 a angeschlossen ist. Die Eingangsklemme 14 a bildet den Steuereingang für den durch die Bauteile 4 bis 15 gebildeten, als astabiler Multivibrator arbeitenden Impulsgeber.
• An die Betriebsspannung ist ferner der Emitter eines Transistors 16 angeschlousen, dessen Basis über einen Widerstand 17 ebenfalls an die Betriebsspannung und über die Serienschaltung aus einem weiteren Widerstand 18 und einer Zenerdiode an Masse gelegt ist. Die Zenerspannung der Zenerdiode 19 ist zusammen mit der über die Emitter-Basisstregce abfallenden Spannung entsprechend der üblichen Betriebsspannung der Steuereinrichtung 1 bemessen. Demzufolge wird die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 16 durchgeschaltet, sobald die vorgeschriebene Betriebsspannung erreicht ist. In Serie mit dem Kollektor des Transistors 16 liegt der Emitter eines Schalttransistors 20, dessen Basis über einen Widerstand 21 mit seinem Emittanschluß verbunden ist und gleichzeitig über einen Differenzierkondensator 22 an den Impulsausgang I der Steuereinrichtung 1 angeschlossen ist. Der Kollektor des Schalttransistors 20 ist über einen Begrenzungswiderstand 24 an den Eingang 14 a und somit an die Verbindungsleitung des Entladewiderstandes 13 mit dem Kondensator 14 angeschlossen.
• Die Bauteile 4 bis 15 bilden hier einen Impulsgeber, der bei Vernachlässigung der Wirkung des durch die Bauteile 16 bis 19 gebildeten Schwellwertschalters und des durch die Bauteile 20 bis 22 gebildeten Impuls schalters als astabiler Multivibrator arbeitet. Die Wirkungsweise dieses Nultivibrators ist dann so, daß ausgehend von der Annahme, daß der Kondensator 14 unter die am positiven Eingang des ersten Differenzverstärkers 7 anstehende Spannung entladen ist, am Ausgang des ersten Differenzverstärkers 7 ein Steuersignal mit hohem Spannungspegel ansteht, während am Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 8 ein Steuersignal mit niedrigem Steuerpegel vorhanden ist. Am invertierenden Ausgang des RS Flip-Flop 9 steht daher ein Ausgangssignal mit niedrigem Spannungspegel an, so daß der Schalter 11 nicht leitet.
• Über den Aufladewiderstand 12 und den Gleichrichter 15 wird somit der Kondensator 14 aufgeladen. Hierdurch steigt die Spannung am Kondensator 14 an und bewirkt beim überschreiten des am positiven Eingang des ersten Differenzverstärkers anstehenden Spannungswertes, daß das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers 7 gegen null geht. Hierdurch wird jedoch eine Umschaltung am RS Plip-Flop 9 nicht bewirkt. Erst wenn die am Kondensator 14 anstehende Spannung einen positiveren Wert als die am negativen Eingang des zweiten Differenzverstärkers 8 anstehende Spannung erreicht, erzeugt der zweite Differenverstärker 8 ein Ausgangssignal mit hohem Spannungspegel am Rücksetzeingang R des RS Flip-Flop 9. Hierdurch steht am invertierenden Ausgang des RS Flip-Flop 9 ein Ausgangssignal an, das den Schalter 11 in den leitenden Zustand umschaltet und damit den Verbindungspunkt der Widerstände 12 und 13 an Masse schaltet. Hierdurch wird der Kondensator 14 über den Entladewiderstand 13 und den Schalter 11 entladen, wobei der Gleichrichter 15 in Sperrichtung gepolt ist. Im Verlauf der Entladung schaltet der zweite Differenzverstärker 8 sein Ausgangssignal wieder gegen null, wodurch keine Änderung des Schaltzustandes am invertierenden Ausgang des RS Flip-Flop 9 erfolgt, während bei einem Unterschreiten der Kondensatorspannung unter den am positiven Eingang des ersten Differenzverstärkers 7 anstehenden Referenzwert wieder ein Ausgangssignal an den Setzeingang des RS Flip-Flop 9 gelangt.
• Hierdurch wird am invertierenden Ausgang des RS Flip-Flop 9 das Ausgangssignal erneut gegen null geschaltet und damit der Schalter 11 gesperrt. Es beginnt von neuem die Aufladung des Kondensators 14. Dieses Spiel wiederholt sich anschließend mit der durch die Widerstände 12, 13 und dem Kondensator 14 bestimmte Zeitkonstante. Solange demnach die Spannung am Kondensator 14 einen durch die Teilerwiderstände 4, 5, 6 vorgegebenen Spannungswert unterschreitet, also auch beim Einschalten der Betriebsspannung, wird über den Negator 10 somit der Rücksetzimpuls 3 an den Rücksetzeingang R der Steuereinrichtung 1 angelegt. Es wird also im vorbeschriebenen Betriebszustand eine ständig sich wiederholende Rücksetzung der Steuereinrichtung 1 durchgeführt.
• Unter Berücksichtigung der Funktion des Schwellwertschalters 16 bis 19 und des Tmpulsschalters 20 bis 22 wird das vorbeschriebene freie Schwingungsverhalten des als astabiler Multivibrator zu betrachtenden Impulsgebers 4 bis 15 dann verhindert, wenn die Betriebsspannung einen für die ordnungsgemäße Funktion der Steuereinrichtung 1 ausreichenden Wert aufweist. Es wird dann wie nachfolgend beschrieben, über den Schwellwertschalter 16 bis 19 und den Impuls schalter 20 bis 22 dem Kondensator 14 auf einem Wert hält, der das Umschaltern des astabilen Nultivibrators unterbindet und kein Rücksetzsignal an den Rücksetzeingang R der Steuereinrichtung 1 bewirkt. Bei ausreichender Betriebsspannung schaltet nämlich der auf die Betriebsspannung abgestimmte Schwellwertschalter 16 bis 19 den Transistor 16 in den leitenden Zustands Da bei ausreichender Betriebsspannung und im störungsfreien Betrieb auch der Impulsausgang I der Steuereinrichtung 1 eine Rechteck-Impulsfolge 23 abgibt, die über den Differenzierkondensator 22 dem Schalttransistor 20 des Impulsschalters 20 bis 22 zugeführt wird, kann somit der vorerwähnte zusätzliche Ladestrom zum Kondensator 14 fließen. Die Höhe des Ladestromes kann dabei durch einen in die Verbindungsleitung vom Kollektor des Schalttransistors 20 zum Kondensator 14 eingeschalteten Begrenzungswiderstand 24 eingestellt werden. Die galvanische Trennung des Impulsfolgesignals (23) von der Basis des Transistors (20) verhindert, daß im Strungsfall, bei Ausfall des Impulssignales (23) auch im Falle des Beharrens auf Low-Potential der Transistor (20) in den sperrenden Zustand schaltet und ein funktionsgerechtes Anschwingen des Impulsgeber erfolgen kann.
• Bei niedrigen Betriebsspannungswerten, die eine ordnungsgemäße Funktion der Steuereinrichtung 1 nicht mit SicherhelUu erwarten lassen, wird somit über den Schwellwertschalter 16 bis 19 eine zusätzliche Aufladung des Kondensators 14 unterbunden, so daß der Impulsgeber 4 bis 15 frei schwingen kann und über das Ausgangssignal die Steuereinrichtung 1 ständig in einen definierten Ausgangszustand zurücksetzt Bei ausreichender Betriebsspannung jedoch fehlerhafter Funktion der Steuereinrichtung und damit ausbleibendem Impulssignal 23 wird die zusätzliche Ladung über den Impuls schalter 20 bis 23 unterbunden.
• Durch die Undverknüpfung des Schwellwertschalters 16 bis 19 mit dem Impuls schalter 20 bis 22 werden somit sowohl Störungen der Betriebsspannung als auch der Steuereinrichtung erfaßt und führen zur Vermeidung von fehlerhaften Steuerungsvorgängen zum Rücksetzen der Steuereinrichtung 1.

Claims (4)

1. Patentans-prüche S Elektrische Überwachungseinrichtung für eine elek -tronische Steuereinrichtung, die von einer Betriebsspannung gespeist ist, und mit einer auf mangelhafte Betriebsspannung ansprechendenSchaltvorrichtung, welche auf die Steuereinrichtung zur Vermeidung fehlerhafter Steuervorgänge einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Rücksetzeingang (R) der Steuereinrichtung (1) das Ausgangssignal eines Impulsgebers (4-15) angeschaltet ist, an dessen Eingang (14 a) ein an die Betriebsspannung angeschlossener, auf einen unteren Betriebsspannungswert eingestellter Schwellwertschalter (16-19) über einen Impulsschalter (20-22) angeschlossen ist, der von einem von der Steuereinrichtung (1) abgegebenen Impulssignal gesteuert ist und daß der Impulsgeber (4-15) unterhalb einer vorgegebenen, an seinem Eingang (14 a) anliegenden Grenzspannung frei schwingt.
2. 2. Überwa chungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (4-15) ein astabiler Multivibrator ist.
3. 3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (4-15) einen ersten Differenzverstärker (7) und einen zweiten Differenzverstärker (8) aufweist, daß drei in Serie geschaltete Geilerwiderstände (4, 5, 6) zwischen Betriebsspannung und Masse geschaltet sind, daß der positive Eingang des ersten Differenzverstärkers (7) an den Verbindungspunkt des an Masse angeschalteten Teilerwiderstandes (6) mit dem mittleren Teiler-und an den Verbindungspunkt des an Masse angeschalteten Teilerwiderstand (5) der negativen Eingang des zweiten Differenzverstärkers (8) angeschlossen ist, daß der Ausgang des ersten Differenzverstärkers (7) an den Setzeingang (5) und der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (8) an den Rücksetzeingang (R) eines RS-Flip-Flop (9) geschaltet sind, dessen negierender Ausgang einerseits über einen Negaotr (10) an den Rücksetzeingang (R) der Schalteinrichtung (1) und andererseite an einen Steuereingang eines Schalters (11) angeschlossen ist, daß die Serienschaltung aus einem Aufladewiderstand (12) und einem Entladewiderstand (13) in Reihe mit einem Kondensator (14) zwischen Betriebsspannung und Masse geschaltet ist, daß der Verbindungspunkt des Kondensators (14) mit dem Entladewiderstand (13) sowohl an den negativen Eingang des ersten und an den positiven Eingang des zweiten Differenzverstärkers als auch an den Impulsschalter (20-22) angeschlossen ist, daß ein in Strömungsrichtung eines Ladestromes gepolter Gleichrichter (15) parallel zum Entladewiderstand (13) geschaltet ist und daß der Schalter (11) einerseits an den Verbindungspunkt zwischen dem Aufladewiderstand (12) und dem Entladewiderstand (13) sowie andererseits an Masse angeschlossen ist.
4. 4. Dberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschulter (16-n9) einen Transistor (16) aufweist, dessen Basis an den Verbindungspunkt der Serienschaltung zweier Spannungsteilerwiderstände (17, 18) angeschlossen ist, welche an die Betriebsspannung und über eine den unteren Betriebsspannungswert vorgebende Zenerdiode (19) an Masse angeschaltet sind, daß der Emitter des Transistors (16) an die Betriebsspannung und der Kollektor an den Emitter eines Schalttransistors (20) des Impulsschalters (24) angeschlossen ist, daß die Basis des Schalttransistors (20) über einen Widerstand (21) an seinen Emitter und andererseits über einen Differenzierkondensator (22) an den Tmpulsausgang (J) der Schalteinrichtung (1) angeschlossen ist und daß der Kollektor des Schalttransistors (20) über einen Begrenzungswiderstand (24) an den Eingang (14 a) des Impulsgebers (4-15) angeschlossen ist