DE3301251C1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Programmieren eines elektronischen Kurzzeitgebers - Google Patents

Description

• Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 und die in Fig.3 dargestellte Programmiersequenz sei nachfolgend die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soweit in Aufbau und Funktion beschrieben, wie dies für das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich ist Als wesentliche Komponenten weisen sowohl das Programmiergerät gemäß F i g. 1 als auch der Kurzzeitgeber gemäß F i g. 2, der nachfolgend kurz als Zünder bezeichnet sei, jeweils einen Mikrocomputer J1Ct und pC2 auf. Der MikrocomputerpCt ist mit einem Quarz Yt beschaltet, um eine hochgenaue Taktfrequenz vorzugeben, mit der ein Rückwärtszähler RZ auf Null zurückgezählt wird, der zuvor über einen Codierschalter CS auf einen Zählstand entsprechend der gewünschten Laufzeit des Zünders eingestellt worden ist.
• Der Mikrocomputer MC2 ist mit einem LC-Schwingkreis, bestehend aus den Schaltelementen 11 und C 13- C 15 beschaltet, wodurch eine Takt- bzw. Oszillatorfrequenz vorgegeben wird, mit der ein nicht dargestellter im Mikrocomputer pC2 angeordneter Hilfsspeicher hoch- bzw. zurückgezählt wird. Der Mikrocomputer 4C2 läßt sich im allgemeinen nicht mit einem Quarz beschalten, da dieser den hohen Beschleunigungskräften nicht Stand halten würde, die auf ein den Zünder tragendes Geschoß bei seinem Abschuß ausgeübt werden. Darüber hinaus sind Quarzoszillatoren relativ teuer. Der verwendete LC-Schwingkreis weist in bekannter Weise eine temperaturabhängige Frequenz auf, die jedoch bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu keinen falschen Laufzeiten führt.
• Ein veränderbarer Festwertspeicher EEPROM ist an den Mikrocomputer pC2 angeschlossen und dient zur Speicherung des ermittelten Zählstandes im Hilfsspeicher.
• Eine Schnittstellenelektronik verbindet die beiden Mikrocomputer ,zC1 und pC2 und umfaßt mehrere Transistorschalter in Längs- und Querzweigen mit entsprechender Beschaltung, die bei Betätigung durch bestimmte Ausgänge der Mikrocomputer dem jeweils anderen Mikrocomputer durch einen Strom- und/oder Spannungssprung einen bestimmten Zustand innerhalb der Programmiersequenz anzeigen. Dies sei nachfolgend erläutert.
• Bei einer Kontaktierung des Programmiergerätes (F i g. 1) mit dem Zünder (F i g. 2) wird über den gemeinsamen Massekontakt die Batteriespannung Uß von +16V aktiviert und über die Komponenten Cl, C2 und einen Spannungsregler U1 an den Mikrocomputer 1£C 1 angelegt Dieser initialisiert nach seiner Resetzeit seine Ein- und Ausgänge, wobei von dem Ausgang PBO über das Gatter A 1.1 und die Widerstände R 2, R 3 der Transistor Q 1 und somit über R t die Transistoren Q2 und Q3 durchgeschaltet werden. Dies hat zur Folge, daß auch der Transistor QR 5 durchgeschaltet wird, wodurch eine Versorgungsspannung UZ von + 16 V an den Zünder (Fig. 2) weitergereicht wird.
• Die Spannung von +16V wird über eine Diode CR 1 und einen Spannungsregler U2 an den Mikrocomputer pC2 angelegt. Hierdurch initialisiert dieser nach seiner Resetzeit seine Ein- und Ausgänge. Über den Widerstand R 21 wird der Transistor Q 8 durchgeschaltet. Der über den Widerstand R 20 zusätzlich zur Stromentnahme des Mikrocomputers pC2 und des Speichers EEPROM fließende Strom erzeugt an dem Widerstand R t4 einen erhöhten Spannungsabfall, so daß der Transistor Q4 durchgeschaltet wird. Der Spannungsabfall an dem Spannungsteiler R 12, R 13 wird hierbei von dem Mikrocomputer,uC 1 sensiert.
• Nach der Initialisierung des Mikrocomputers ,uC2 wird von diesem der Transistor Q8 im Zünder über den Ausgang PA 1 gesperrt. Der hierdurch hervorgerufene negative Stromsprung wird im Programmiergerät wiederum über die Widerstände R 14, R 15 und den Transistor Q 4 sensiert und dem Mikrocomputer,uC1 über den Spannungsteiler R 12, R 13 mitgeteilt. Dieser schaltet daraufhin mit seinem Ausgang PB 1 über das Gatter A 1.2 und die Widerstände R 18 und R 17 den Transistor Q6 durch. Hierbei wird über die Zenerdiode VR 1 und den Widerstand R 16 die Spannung am Ausgang des Transistors Q5 von + 16 V auf +9 V zurückgesetzt. Die Zenerdiode VR 2 im Zünder besitzt eine Zenerspannung von 10 V, so daß über die Widerstände R 22 und R 23 der Mikrocomputer pC2 eine Spannung von et,va 5 V bzw. 0 V sensiert, je nach dem, ob die zum Zünder weitergegebene Spannung 16 V oder 9 V beträgt.
• Mit dem Zurücksetzen der Spannung von + 16 V auf +9 V wird angezeigt, daß die Zünderelektronik für die eigentliche Programmierung bereit ist.
• Der Start der Programmierung wird der Zünderelektronik durch Heraufsetzen der Versorgungsspannung auf +t6V angezeigt. Dieses Heraufsetzen der Spannung erfolgt durch Ausschaltung des Transistors Q 6.
• Der Mikrocomputer ,uC2 sensiert den hierdurch hervorgerufenen Spannungssprung über die Zenerdiode VR 2 und den Widerstand R 23.
• Im Programmiergerät wird nun mit der quarzgenauen Frequenz die über den Codierschalter CS und den Rückwärtszähler RZ voreingestellte Flugzeit in einen Zählspeicher des Mikrocomputers pC1 übernommen.
• Gleichzeitig wird in dem Zünder mit der unbekannten Frequenz des LC-Schwingkreises ein Hilfsspeicher in dem Mikrocomputer ,aC2 solange inkrementiert, bis die voreingestellte Flugzeit in den Hilfsspeicher des Mikrocomputers um 1 übernommen ist. Ist dies der Fall, so wird durch Betätigung des Transistors Q6 die Versorgungsspannung wieder von + 16 V auf +9 V zurückgesetzt. Dieser Spannungsprung wird über die Zenerdiode VR 2 und den Widerstand R 22 dem Eingang INT des Mikrocomputers uC2 mitgeteilt. worauf das Hochzählen des Hilfsspeichers unterbrochen wird. In dem Hilfsspeicher des Mikrocomputers pC2 steht nunmehr die Flugzeit zur Abspeicherung in dem Speicher EEPROM bereit. Nunmehr wird der Transistor Q8 wieder.durchgeschaltet und der zusätzlich über den Widerstand R 14 fließende Strom bewirkt eine Durchschaltung des Transistors Q4, wobei der an dem Spannungsteiler R 12, R 13 auftretende Spannungsprung von den Mikrocomputer ,aC t sensiert wird. Dieser schaltet daraufhin den Transistor Q 6 aus, woraufhin die Spannung wieder von + 9 V auf + 16 V hochgesetzt wird.
• Die in dem Hilfsspeicher des Mikrocomputers pC2 gespeicherte Flugzeit wird nunmehr in den Speicher EEPROM übertragen, der die eingespeicherte Information ohne Energiezufuhr über mehrere Jahre speichern kann. Nach der Abspeicherung der Flugzeit in dem Speicher EEPROM wird der Transistor Q 8 gesperrt.
• Der hierdurch hervorgerufene Stromsprung wird über den Widerstand R 14 und den Transistor Q4 im Programmiergerät als Ende der Abspeicherung der Flugzeit sensiert. woraufhin der Mikrocomputer pC 1 über den Transistor Q1 die Versorgungsspannung des Zünders insgesamt abschaltet.
• Nach einer Zeit von beispielsweise 15 ms, in der die Zünderelektronik ohne Spannungsversorgung bleibt, wird ein Prüflauf gestartet. Im Gegensatz zur Programmierphase wird beim Prüflauf die Versorgungsspannung der Zünderelektronik durch entsprechende Ansteuerung der Transistoren Q 1- Q6 auf + 9 V eingestellt. Über den Spannungsregler U2 wird der Mikrocomputer j£C2 zurückgestellt und initialisiert. Das über die Zenerdiode VR 2 und den Widerstand R 23 zugeführte Potential signalisiert dem Mikrocomputer pC2 einen Prüflauf. Hierbei wird der Transistor Q8 während der Rückstellzeit von 6 ms durchgeschaltet, was einen positiven Stromsprung zur Folge hat. In dieser Zeit, in der der erhöhte Strom fließt, wird die in dem Speicher EEPROM abgespeicherte Flugzeit in den Hilfsspeicher des Mikrocomputers pC2 übertragen. Anschließend wird der Transistor Q8 ausgeschaltet und der negative Stromsprung wird über den Widerstand R 14, den Transistor Q 4 und den Spannungsteiler R 12, R 13 von dem Mikrocomputer ,uC 1 sensiert. In diesem Augenblick ist der Zünder zum Prüflauf bereit.
• Das Programmiergerät erhöht nun durch Abschaltung des Transistors. Q6 die Versorgungsspannung auf + 16 V, wodurch der Prüflauf gestartet wird. Der Mikrocomputer C2 sensiert den Start des Prüflaufs über die Zenerdiode VR 2 und den Widerstand R 23. Die in den Hilfsspeicher des Mikrocomputers pCt während der Programmierphase übernommene Flugzeit läuft nun gleichzeitig mit der in dem Hilfsspeicher des Mikrocomputers 1tC2 angespeicherten Flugzeit ab.
• Sowohl bei der Programmierung als auch bei dem Prüflauf wird mit einer Frequenz gearbeitet, die wesentlich höher liegt als die Frequenz, die zur Erzeugung der Flugzeit tatsächlich benutzt wird. Beispielsweise entsprechen 128 als bei der Programmierung bzw. dem Prüflauf einer tatsächlichen Flugzeit von 100 ms, so daß bei einer Flugzeit von 200 s eine Programmierzeit bzw.
• ein Prüflaufzeit von 256 ms erforderlich ist.
• Nach dem Ablauf der Flugzeit in dem Hilfsspeicher des Mikrocomputers ,uC2 wird der Transistor Q8 durchgeschaltet, wobei der positive Stromsprung über den Widerstand R 14 und den Transistor Q 4 sensiert und dem Mikrocomputer uC1 mitgeteilt wird, so daß dieser ebenfalls die Fortschaltung seines Hilfsspeichers anhält Bei Übereinstimmung der beiden Flugzeiten, wobei eine einer Flugzeit von + 50 ms entsprechende Toleranz hingenommen wird, erfolgt über eine grüne lichtemittierende Diode L 1, die über das Gatter A 1.4 und den Widerstand R 10 von dem Mikrocomputer 1tC 1 angesteuert wird, eine Anzeige, daß die Programmierung erfolgreich war. War die Programmierung nicht erfolgreich, so wird über das Gatter A 1.3 und den Widerstand R 11 von dem Mikrocomputer juC 1 eine rote lichtemittierende Diode L 2 angesteuert.
• Über Schalter S1 und S2 auf einer Frontplatte des Programmiergerätes kann eine Funktionswahl erfolgen.
• Bei Betätigung des Schalters S1 erfolgt entweder eine Programmierung oder ein Prüflauf der über die Codierschalter CS und den Rückwärtszähler RZ eingestellten Laufzeit, während bei einer Betätigung des Schalters 52 entweder eine Zeitfunktion oder eine Aufschlagfunktion für den Zünder vorgegeben wird.
• Der in F i g. 2 dargestellte Zünder weist weitere Schaltungselement auf. deren Funktion nachstehend kurz angedeutet sei.
• So wird durch die Schaltungselcmentc UE h T 1, Q 7, R 26-R 28, CR2, C'2 3 und C6-C8 ein beim Abschuß aktivierbarer auf dem Durchflußwandlerprinzip beruhender Gleichspannungsumformer vorgegeben. Die hochtransformierte Gleichspannung, die mindestens +12V beträgt, wird über die Diode CR 2 und den Span- nungsregler U2 dem Mikrocomputer ,uC2 zugeführt.
• Ferner steht über den Spannungsteiler R 26, R 27 eine Spannung von mindestens +5 V an dem Mikrocomputer pC2 an, die nach der Rückstellzeit von 2 ms und der lnitialisierungsphase sensiert wird und das Flugprogramm startet Der Mikrocomputer pC2 schaltet zunächst über die Widerstände R 34 und .R 35 den Transistor Q9 durch, um zu verhindern, daß die Zündkondensatoren C9 und C 10 über den Widerstand R 29 aufgeladen werden. In der Zwischenzeit werden die Flugdaten aus dem Speicher EEPROM in den Hilfsspeicher des Mikrocomputers pC2 geladen. Mit der Oszillatorfrequenz dividiert durch 105 wird sodann der voreingestellte Hilfsspeicher in dem Mikrocomputer ,uC 2 zurückgezählt.
• Um während der Flugzeit des Zünders eine hohe Sicherheit zu gewährleisten, werden die Zündkondensatoren C9 und C 10 erst 3,5 s vor dem Flugzeitende durch Sperren des Transistors Q9 geladen, und 0,5 s später wird die mechanische Zuhaltung, welche an den Kontakt B angeschlossen ist, durch Ansteuerung des Thyristors CR 5 über den Spannungsteiler R 32, R 33 gezündet.
• Die Zündkondensatoren C9 und C 10 werden anschließend wieder aufgeladen und am Ende der Laufzeit des Zünders wird der Thyristor CR 4 über den Spannungsteiler R 30, R 31 angesteuert, so daß die Zündkondensatoren auf den an dem Kontakt A angeschlossenen Detonator entladen werden.
• Wenn der Zünder als Aufschlagzünder arbeitet, so ergibt sich bei einer Aktivierung der Batteriespannung zunächst der gleiche Ablauf wie bei einer Zeitzünderfunktion nur mit dem Unterschied, daß die Zündkondensatoren C 9 und C 10 gleich aufgeladen werden, indem der Transistor Q9 von Anfang an gesperrt bleibt Nach einer Zeit von 500 ms nach dem Abschuß, die eine gewisse Vorrohrsicherheit gewährleistet, werden die Zündkondensatoren C 9 und C 10 durch das Ansteuern des Thyristors CR 5 auf das Zündmittel der mechanischen Entriegelung an dem Kontakt B durchgeschaltet und entladen. Anschließend werden die Zündkondensatoren C9 und C10 wieder aufgeladen und bei einem Aufschlag des Zünders über den Aufschlagschalter ASS auf den an den Kontakt A angeschlossenen Detonator entladen, wodurch dieser gezündet wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Programmieren eines elektronischen Kurzzeitgebers, insbesondere eines elektronischen Laufzeitzünders, mittels eines Programmiergerätes, mit einem ersten Taktgenerator, dessen Frequenz unbekannt ist, sowie einem ersten einstellbaren Zählspeicher in dem Kurzzeitgeber und mit einem hochgenauen zweiten Taktgenerator sowie einem auf die gewunschte Zeit einstellbaren Zählspeicher in dem Programmiergerät, wobei die Zähispeicher jeweils von den ihnen zugeordneten Taktgeneratoren beaufsschlagt werden.

   dadurch gekennzeichnet, a) daß während der Zeit, in der die gewünschte Zeit durch Zählen mit der hochgenauen Taktfrequenz in den Zählspeicher des Programmiergerätes übernommen wird, der Zählspeicher des Kurzzeitgebers mit der unbekannten Taktfrequenz inkrementiert und bei Erreichen der gewünschten Zeit im Programmiergerät die Inkrementierung des Zählspeichers im Kurzzeitgeber angehalten wird, b) daß der erreichte Wert des Zählspeichers im Kurzzeitgeber abgespeichert wird.

   c) daß anschließend der abgespeicherte Wert in den Zählspeicher des Kurzzeitgebers rückübertragen wird und in einem Prüflauf die in den Zählspeichern abgespeicherten Zeiten durch Ansteuerung derselben mit den ihnen zugeordneten Taktgeneratoren ausgezählt werden, wobei bei Beendigung des Zählvorganges in Kurzzeitgeber der Zählvorgang im Programmiergerät unterbrochen wird, und d) daß bei Übereinstimmung des Zählstandes beider Zählspeicher bis auf eine vorgebbare Toleranz die Programmierung als erfolgreich angezeigt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dialog zwischen Programmiergerät und Kurzzeitgeber durch die Veränderung und Sensierung von über eine Verbindungsleitung übertragenen Strom- und Spannungspegeln ausgeführt wird
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Programmierung und der Prüflauf mit einer Frequenz erfolgt; die wesentlich höher als die für die Kurzzeitgabe verwendete Frequenz ist.
4. 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch jeweils einen Mikrocomputer LC1, uC2) in dem Programmiergerät und in dem Kurzzeitgeber, die über eine Schnittstellenelektronik miteinander verbunden sind.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Mikrocomputer (po2) des Kurzzeitgebers ein Speicher (EPROM) zur Speicherung der eingestellten Zeit angeschlossen ist.
6. 6. Schaltunganordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (arc1) des Programmiergerätes mit einem Quarz und der Mikrocomputer (uC2) des Kurzzeitgebers mit einem LC-Schwingkreis (It, C 13- C 15) zur jeweiliegen Takterzeugung beschaltet ist.

   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Programmieren eines elektronischen Kurzzeitgebers nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

   Aus der DE-PS 20 22 356 ist ein derartiges Verfahren bekannt. Der Kurzzeitgeber weist dort einen Impulse nerator vorgegebener Frequenz sowie einen durch die Impulse angesteuerten elektronischen Zähler auf, der zuvor auf eine der gewünschten Verzögerungszeit entsprechende Impulszahl eingestellt wird. Beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes liefert dieser Zähler ein Schaltsignal. Unmittelbar vor dem Einsatz des Kurzzeitgebers wird die Frequenz des Impulsgenerators gemessen, und es wird der Zähler auf einen sowohl von der gemessenen Generatorfrequenz als auch von der gewünschten Verzögerungszeit abhängigen Zählerstand eingestellt Zu diesem Zweck wird in einer Programmiervorrichtung ein durch die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators des Kurzzeitgebers fortschaltbarer erster Zähler auf Null gesetzt und ein von einer frequenzkonstanten Taktimpulsfolge fortschaltbarer zweiter Zähler auf das Komplement der der gewünschten Verzögerungszeit entsprechenden Impulszahl der Taktimpulsfolge voreingestellt. Anschließend werden in den ersten Zähler die Impulse des lmpulsgenerators des Kurzzeitgebers und gleichzeitig in den zweiten Zähler die Taktimpulse eingegeben. Der zweite Zähler gibt beim Erreichen seines höchstmöglichen Zählerstandes ein Überlaufsignal ab, das den Einlauf weiterer Taktimpulse in den zweiten Zähler sperrt. Zugleich wird durch dieses Überlaufsignal der Einlauf von Taktimpulsen sowohl in den Zähler des Kurzzeitgebers als auch in den ersten Zähler freigegeben und beim Erreichen des höchstmöglichen Zählerstandes im ersten Zähler wird die Zufuhr weiterer Impulse zu den Zählern unterbrochen. Bei dem bekannten Verfahren wird also durch entsprechende Voreinstellung des Zählers im Kurzzeitgeber vor dessen Programmierung der ungenauen Oszillatorfrequenz Rechnung getragen.

   Ausgehend von diesem bekannten Verfahren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Programmierung des Kurzzeitgebers, entsprechend der am Programmiergerät eingestellten Zeit, auch ohne korrigierenden Eingriff in den Zähler des Kurzzeitgebers zu ermöglichen, ohne daß es in dem Kurzzeitgeber eines hochgenauen Oszillators bzw. Taktgenerators bedarf.

   Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

   Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 den schaltungstechnischen Aufbau des Programmiergerätes; F i g. 2 den schaltungstechnischen Aufbau des Kurzzeitgebers; und F i g. 3 ein Diagramm der Programmier- und Prüflaufsequenz.