DE69024446T2

DE69024446T2 - Zeitvorrichtung

Info

Publication number: DE69024446T2
Application number: DE69024446T
Authority: DE
Inventors: Raymond Catherall Atkins; Trevor Meredith Hodson; Michael John Camille Marsh
Original assignee: Council for Scientific and Industrial Research CSIR
Current assignee: Council for Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2010-09-29
Also published as: AU6324490A; DE69024446D1; CA2026220C; US5189246A; US5406890A; CA2026220A1; EP0420673A2; AU636166B2; US5282421A; ATE132250T1; AU3846493A; AU657217B2; EP0420673B1; ZW15190A1; EP0420673A3; ES2084663T3; RU2077699C1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Taktgebervorrichtung und insbesondere auf ein Taktgebergerät, das bei Sprengarbeiten zum Aktivieren einer Vielzahl elektrischer Lasten in vorbestimmten Zeitintervallen eingesetzt wird.
Bei Arbeiten in Bergwerken und Steinbrüchen muß eine Reihe von Sprengladungen in einer zeitlich genau abgestimmten Reihenfolge zur Detonation gebracht werden, damit die Sprengung in dem vorhergesehenen Ablauf erfolgt. In der Vergangenheit wurde dies meistens dadurch erreicht, daß die Sprengzünder mit einer Reihe pyrotechnischer Verzögerungssicherungen und mit Zündleitungen untereinander verbunden wurden. In den letzten Jahren wurden jedoch Systeme zur Erzeugung einer gesteuerten Sequenz elektrischer Taktsignale eingeführt (siehe z.B. US-Patente 2.546.686 und 3.212.869 sowie das südafrikanische Patent Nr. 79/0355).
Im südafrikanischen Patent Nr. 79/0355 wird ein System beschrieben, bei dem ein zentrales Steuergerät eine Reihe von entfernt liegenden Verzögerungsgliedern über eine Leitung mit entsprechenden Referenztaktsignalen programmiert und danach durch das Steuergerät die Sprengzünder aktiviert werden, mit denen die Verzögerungsglieder verbunden sind.
Steinschlag und Explosionen an anderen Stellen des Bergwerks können sowohl die entfernt angebrachten Verzögerungsglieder als auch den Kabelbaum beschädigen, über die die Verzögerungsglieder untereinander und mit dem Steuergerät verbunden sind. Passiert dies vor dem oder während des Programmierens, muß der Sprengvorgang abgebrochen werden, da einige der Verzögerungsglieder ihre Referenztaktsignale richtig erhalten haben und dann auch nicht getriggert werden können.
Ein Ausfall der Elektrik oder der Funktionen des Steuergerätes oder der entfernt liegenden Verzögerungsglieder kann ebenfalls zu schwerwiegenden Unfällen führen.
Da das gesamte Bergwerk während der Sprengarbeiten im Normalfall evakuiert werden muß, sind die Ausfallzeiten als Folge derartiger Fehlfunktionen extrem kostspielig.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Aktivieren einer Reihe elektrischer Lasten nach Ablauf vorbestimmter Zeitintervalle dargestellt, bestehend aus:
a) einem zentralen Steuergerät zum Generieren von Taktsignalen;
b) einer Vielzahl von entfernt angeordneten Verzögerungsgliedern, wobei jedes der Verzögerungsglieder an eine entsprechende elektrische Last gekoppelt und so angeordnet ist, daß eine serielle Programmierung durch ein Taktsignal erfolgen kann, das vom zentralen Steuergerät ausgeht und wobei das Taktsignal die Zeitverzögerung bestimmt; und
c) mindestens einer bidirektionalen Taktsignalleitung zur seriellen Übertragung der Taktsignale vom zentralen Steuergerät zu jedem der entfernt angeordneten Verzögerungsglieder in einer von zwei möglichen Richtungen.
Die Vorrichtung beinhaltet ebenfalls geeignete Abtastvorrichtungen zum Feststellen eines Fehlers in der Taktsignalleitung sowie aus Richtungswahlvorrichtungen zur Auswahl der Übertragungsrichtung der Taktsignale; wobei die Richtungswahlvorrichtung im Einsatz eine Übertragungsrichtung entgegengesetzt zur ursprünglichen Übertragungsrichtung der Taktsignale vom Steuergerät wählt, wenn ein Fehler in der Taktsignalleitung festgestellt wird; dies zum Programmieren derjenigen Verzögerungsglieder, die nicht in der ursprünglich vorgesehenen Richtung programmiert werden können.
Die Vorrichtung beinhaltet weiterhin eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Anzahl der elektrischen Verzögerungsglieder, die vorschriftsmäßig programmiert worden sind, sowie einer Deaktivierungsvorrichtung zum Deaktivieren der Verzögerungsglieder und zum Abbruch der Sprengung für den Fall, daß eine vorbestimmte Anzahl der Verzögerungsglieder nicht korrekt programmiert worden ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die Überwachungsvorrichtung ebenfalls eine Vorrichtung zur Fehlerlokalisierung, mit der die Lage des Fehlers in Relation zur Position der Verzögerungsglieder festgestellt werden kann; ergänzt durch eine Zählervorrichtung zum Zählen der Anzahl der Verzögerungsglieder auf entgegengesetzten Seiten der Fehlstelle zum Aufstellen des richtigen Taktsignalschemas um sicherzustellen, daß jedes Verzögerungsglied mit seinem ihm zugeordneten Taktsignal programmiert wird.
Die Vorrichtung verfügt in einer vorteilhaften Ausgestaltung über die E/A-Signalports 1 und 2, an die die beiden Enden der Taktsignalleitung angeschlossen werden; wobei der E/A-Signalport 2 im Einsatz ein Signal erhält, das vom E/A- Signalport 1 ausgesandt wurde und umgekehrt; gesetzt den Fall, daß kein Fehler in der Taktsignalleitung oder in den entfernt angeordneten Verzögerungsgliedern festgestellt wurde.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Steuergerät eine Vorrichtung zum Generieren von Takt- und Triggersignalen, wobei jedes elektrische Verzögerungsglied so konfiguriert wird, daß es seine ihm zugeordnete elektrische Last nach Ablauf einer voreingestellten Zeitverzögerung aktiviert, sobald das Triggersignal empfangen wurde; weiterhin eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stromimpulses, um Stromimpulse zur Stromversorgung jedes Verzögerungsgliedes zu generieren.
Die Takt-, Trigger- und Stromsignale können auf separaten und bidirektionalen Takt-, Trigger- und Stromleitungen übertragen werden, wobei diese zusammen einen Kabelbaum bilden und die Endstücke dieses Kabelbaums an die Ports des Steuergerätes mit seinen E/A-Ports 1 und 2 angeschlossen werden.
Der Kabelbaum beinhaltet vorzugsweise ebenfalls einen Erdleiter, wobei jedes Verzögerungsglied parallel zwischen der Trigger- und Signalleitung und dem Erdleiter an das Steuergerät angeschlossen wird und auf diese Weise simultan Strom und Triggersignale vom Steuergerät erhält.
Die Abtastvorrichtung kann eine mikroprozessorgesteuerte Vorrichtung zum Generieren von Signalen beinhalten, d.h. zum Generieren eines Prüfsignals und zum Übertragen des Prüfsignals von einem der Ports des Steuergerätes zu einem anderen Port auf einer der Signalleitungen; und weiterhin eine Prüfsignal-Empfangsvorrichtung zum Feststellen des Auflaufens des Prüfsignals am entgegengesetzten Port, von dem aus es übertragen wurde.
Die Richtungswahlvorrichtung bildet vorzugsweise mit der Abtastvorrichtung eine Funktionseinheit und ist Teil der mikroprozessorbasierten Routine am Steuergerät.
Die Überwachungsvorrichtung kann aus einem Zähler zum Zählen der Anzahl der Taktimpulse bestehen, die auf einen der Ports des Steuergerätes auf einer der Signalleitungen auflaufen; weiterhin aus einem Speichermodul zum Ablegen der Anzahl der für einen bestimmten Sprengvorgang benutzten Verzögerungsglieder; sowie aus einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleich der Anzahl der gezählten Signale mit der im Speichermodul abgelegten Anzahl der Verzögerungsglieder.
Es werden bevorzugt Sicherheitsvorrichtungen eingesetzt um sicherzustellen, daß die Verzögerungsglieder nicht durch fehlerhafte Signale programmiert oder getriggert werden; wobei diese Sicherheitsvorrichtungen bestehen aus Schaltvorrichtungen zum Trennen der Signalleitungen vom Steuergerät bzw. zum Kurzschließen dieser besagten Leitungen mit dem Erdleiter.
Die Schaltvorrichtung wird bevorzugt über einen motorbetriebenen Läufer aus einer Sicherheitsstellung, in der die Signalleitungen vom Steuergerät getrennt und mit dem Erdleiter kurzgeschlossen sind, in eine Freigabestellung verfahren, in der die Signalleitungen mit den Ports des Steuergerätes verbunden sind.
Es kann eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Mikrocomputers vorhanden sein, der die Funktion des Steuergerätes steuert; und weiterhin eine Stromversorgungsvorrichtung zur Stromversorgung der Energie- und Triggersignalleitungen, wobei die Überwachungsvorrichtung für den Mikrocomputer die Stromversorgung nur dann aktiviert, wenn der Mikrocomputer vorschriftsmäßig und störungsfrei arbeitet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das zentrale Steuergerät einen Taktimpulsgenerator zum Erzeugen präziser Taktsignale und eine Meß- und Berechnungsvorrichtung, wobei jedes Verzögerungsglied einen Generator zum Erzeugen ungenauer Taktsignale enthält. Jedes Verzögerungsglied ist so aufgebaut, daß mindestens ein ungenaues Taktsignal als Reaktion auf einen Adreßimpuls an das Steuergerät zum Berechnen eines Korrekturfaktors durch die Berechnungsvorrichtung übertragen wird, der dann als Taktkalibriersignal an das Verzögerungsglied übermittelt wird.
Die Generatoren der genauen und ungenauen Taktsignale können in Form eines Hilfsoszillators und eines Präzisionsoszillators vorhanden sein, und das Taktsignal in Form eines digitalen Worts vorliegen.
Entsprechend einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Methode zur Aktivierung einer Vielzahl von elektrischen Lasten nach Ablauf vorbestimmter Zeitintervalle beschrieben, und zwar in folgenden Schritten:
a) Generieren von Taktsignalen durch ein zentrales Steuergerät, wobei die Taktsignale die Zeitverzögerungen definieren;
b) Bereitstellung einer Vielzahl von entfernt angeordneten elektrischen Verzögerungsgliedern, wobei jedes der Verzögerungsglieder mit der dazugehörigen elektrischen Last gekoppelt ist;
c) Anschluß der Verzögerungsglieder in Serie an das zentrale Steuergerät mit Hilfe einer bidirektionalen Taktsignalleitung;
d) Serielle Übertragung der Taktsignale vom zentralen Steuergerät auf der bidirektionalen Taktsignalleitung an jedes der entfernt angebrachten Verzögerungsglieder zwecks ihrer Programmierung; und
e) Auswahl der Übertragungsrichtung der Taktsignale auf der bidirektionalen Taktsignalleitung.
Diese Methode beinhaltet bevorzugt die Prüfung auf Fehler in der bidirektionalen Signalleitung oder in den Verzögerungsgliedern; und - im Falle eines festgestellten Fehlers - das Umleiten oder neue Auswählen der Übertragungsrichtung der Taktsignale auf der bidirektionalen Taktsignalleitung je nach Lokalisierung der Fehlerstelle.
Die Methode beinhaltet vorzugsweise die weitere Überwachung der Anzahl der elektrischen Verzögerungsglieder, die mit Taktsignalen programmiert wurden; und beinhaltet weiterhin im Falle einer nicht vorschriftsmäßigen Programmierung mindestens eines der Verzögerungsglieder die Deaktivierung des Steuergerätes und der Verzögerungsglieder sowie den Abbruch des Sprengvorgangs.
Weiterhin Lokalisierung des Fehlers in Relation zu den Verzögerungsgliedern und die Ermittlung der Anzahl der Verzögerungsglieder auf entgegengesetzten Seiten des Fehlers zwischen Fehler und Steuergerät. Auf diese Weise kann das korrekte Taktsignalmuster festgestellt werden um sicherzustellen, daß jedes Verzögerungsglied mit seinem zugehörigen korrekten Taktsignal programmiert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind weiterhin Schritte zum Generieren eines Triggersignals im zentralen Steuergerät im Anschluß an die Programmierung der Verzögerungsglieder sowie die simultane Übertragung des Triggersignals an alle Verzögerungsglieder zum Aktivieren der elektrischen Lasten vorgesehen, nachdem die voreingestellten Zeitverzögerungen abgelaufen sind.
Stromsignale werden bevorzugt ebenso von der zentralen Steuereinheit zur Energieversorgung jedes einzelnen Verzögerungsgliedes übertragen.
Bevorzugt werden die Takt-, Trigger- und Stromsignale auf den jeweiligen bidirektionalen Takt-, Trigger- und Stromsignalleitungen übertragen, wobei diese Leitungen zusammen einen Kabelbaum bilden, der am Steuergerät an die separaten E/A-Ports angeschlossen wird.
Die Methode bevorzugt die Ausführung eines Erdleiters innerhalb des Kabelbaums, wobei jedes Verzögerungsglied parallel mit der Trigger- und Energiesignalleitung und dem Erdleiter sowie in Serie mit der Taktsignalleitung verbunden ist; ebenfalls beinhaltend, daß jedes Verzögerungsglied seriell Taktsignale vom Steuergerät und zeitgleich Energie- und Triggersignale ebenfalls vom Steuergerät auf der jeweiligen Takt-, Energie- und Triggerleitung empfängt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die serielle Übertragung von Taktsignalen von E/A-Signalport 1 oder 2 des Steuergerätes sowie die Überwachung des Fortlaufs der Programmierung der Verzögerungsglieder durch Empfang der Taktsignale an einem Signaleingangsport des Steuergerätes; wobei das Nichteintreffen der Taktsignale am Signaleingangsport einen Fehler in der Taktsignalleitung anzeigt.
Die Methode beinhaltet bevorzugt als vorbereitende Schritte das Isolieren der Signalleitungen vom Steuergerät und ihr Kurzschließen zur Erdleitung, die Auswahl eines Taktmusters für die Sprengung am Steuergerät, den Anschluß der Signalleitungen an das Steuergerät nach Ablauf einer Sicherheitszeit und die Programmierung der Verzögerungsglieder mit den Taktsignalen vom zentralen Steuergerät entsprechend dem Taktmuster.
Nachfolgende Schritte beinhalten das Aufladen der Energiespeicher der Verzögerungsglieder über ein Ladesignal des Steuergerätes auf einer der Signalleitungen, das Triggern der Verzögerungsglieder mit dem Triggersignal des Steuergerätes auf der Triggersignalleitung und direkt danach die Trennung der Signalleitungen vom Steuergerät und ihr Kurzschließen zum Erdleiter beinhaltet.
Als weiterer Schritt wird bevorzugt die Überwachung der Funktion eines Mikrocomputers in die Erfindung einbezogen, der das Steuergerät steuert und eine Generierung der Lade- und Energiesignale auf den Signalleitungen nur dann zuläßt, wenn der Mikrocomputer störungsfrei arbeitet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin die Übertragung mindestens eines ungenauen Taktsignals von einem Verzögerungsglied an das Steuergerät; die Generierung mindestens eines genauen Taktsignals im Steuergerät; die Berechnung eines Korrekturfaktors auf der Basis der relativen Dauer der ungenauen und genauen Taktsignale und die Anwendung dieses Korrekturfaktors auf ein Taktsignal zum Empfang im Verzögerungsglied beinhaltet.
Die erfindungsgemäße Methode beinhaltet bevorzugt weiterhin a) Adressieren des ersten Verzögerungsgliedes mit einem Abfragesignal vom zentralen Steuergerät; b) Übertragung eines ungenauen Taktsignals vom ersten Verzögerungsglied zum zentralen Steuergerät als Antwort auf das Abfragesignal; c) Generieren eines präzisen Taktsignals im Steuergerät; d) Berechnung eines Taktkalibriersignals im zentralen Steuergerät auf Basis der Messung der genauen und der ungenauen Taktsignale; e) Übertragung des Taktkalibriersignals auf das Verzögerungsglied; und Speichern des Taktkalibriersignals im Verzögerungsglied; und f) Wiederholung der Schritte a) bis e) für alle nachfolgenden Verzögerungsglieder, bis alle angeschlossenen Verzögerungsglieder programmiert worden sind.
Die Methode beinhaltet auch bevorzugt den nachfolgenden Schritt der Ableitung der vorbestimmten Zeitverzögerungen der einzelnen Verzögerungsglieder durch Anwendung des in jedem Verzögerungsglied gespeicherten Kalibriersignals auf das dazugehörende ungenaue Taktsignal.
Die Methode beinhaltet weiterhin bevorzugt und vor dem Programmieren eines Verzögerungsgliedes den Betrieb des Verzögerungsglieds in einem Signal-Speicher-Modus und das Leiten des Taktkalibriersignals zum Verzögerungsglied; außerdem im Anschluß an die Programmierung des Verzögerungsgliedes den Betrieb des Verzögerungsgliedes in einem Signal-Bypass- Modus, in dem die vom zentralen Steuergerät übertragenen Abfrage- und Kalibriersignale das Verzögerungsglied umgehen, um das nachfolgende Verzögerungsglied abfragen und programmieren zu können.
Bevorzugt beinhaltet die Methode ebenfalls die Überwachung einer Anzahl von elektrischen Verzögerungsgliedern, die mit den besagten Taktkalibriersignalen programmiert worden sind, durch Aufnahme der ungenauen und von den Verzögerungsgliedern übertragenen Taktsignale in dem Steuergerät und den Abbruch der Aktivierungsprozedur für den Fall, daß mindestens eines der Verzögerungsglieder nicht vorschriftsmäßig programmiert worden ist.
Die Kalibrierungssignale bestehen bevorzugt aus digitalen Wörtern, und die Methode beinhaltet bevorzugt die serielle Übertragung der digitalen Worte auf der Signalleitung und das Takten der digitalen Wörter in die Verzögerungsglieder unter Verwendung einer Periode des ungenauen Taktsignals eines Verzögerungsglieds, in das das digitale Wort gespeichert werden soll.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung aktiviert ein elektrisches Verzögerungsglied eine zugehörige elektrische Last nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls, wobei das elektrische Verzögerungsglied in Serie mit einem bidirektionalen Taktsignalpfad verbunden ist und von einem zentralen Steuergerät ein Taktsignal empfängt, das die vorbestimmte Zeitverzögerung des elektrischen Verzögerungsglieds bestimmt.
Das elektrische Verzögerungsglied besteht aus:
a) Leitvorrichtung für das erste Taktsignal zur Weiterleitung eines extern eingespeisten Taktsignals, das über eine erste, durch die bidirektionale Taktsignalleitung definierte Route am Verzögerungsglied ankommt;
b) Leitvorrichtung für das zweite Taktsignal zur Weiterleitung eines Taktsignals, das über eine zweite, alternative Route am Verzögerungsglied ankommt; wobei diese Route durch die bidirektionale Taktsignalleitung definiert wird
Die Leitvorrichtungen für das erste und zweite Taktsignal arbeiten im Signal-Speicher-Modus, wobei die Speicherung eines Taktsignals im Verzögerungsglied möglich ist, und im Signal-Bypass-Modus, wobei ein weiteres Taktsignal am Verzögerungsglied vorbeiläuft.
Die Leitvorrichtungen für das erste und zweite Taktsignal sind weiterhin bevorzugt auch in einem Signal-Blockier- Modus betreibbar sind und auf diese Weise den Durchlauf von Taktsignalen durch oder auf das Verzögerungsglied verhindern.
Vorrichtungen zur Richtungswahl zur selektiven Freigabe der Leitvorrichtung für das erste oder das zweite Taktsignal, wodurch der Empfang der Taktsignale auf der ersten oder der zweiten Route möglich wird, sind ebenfalls bevorzugt vorhanden.
Ebenfalls bevorzugt realisierbar sind Vorrichtungen zur Steuerung der Speicherung des Taktsignals zur Ermöglichung des Speicherns eines Taktsignals, wenn die Leitvorrichtung für das erste oder zweite Taktsignal im Signal-Blockier- Modus arbeitet; und zum Verhindern der Speicherung eines nachfolgenden Taktsignals, das an das Verzögerungsglied übertragen wird.
Das elektrische Verzögerungsglied ist bevorzugt so ausgelegt, daß der Empfang eines Triggersignals vom zentralen Steuergerät zum Aktivieren der mit dem Verzögerungsglied verbundenen elektrischen Last nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Empfang des Triggersignals erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Vorrichtungen zur Fehlererkennung zum Ermitteln eines Fehlers in der bidirektionalen Taktsignalleitung vorhanden, mit der das Verzögerungsglied im Betrieb im Normalfall seriell verbunden ist. Die Vorrichtung zur Fehlererkennung verhindert den Empfang eines Taktsignals in einer Richtung, in der der Fehler aufgespürt wurde.
Die Vorrichtung zur Richtungswahl kann auf ein Richtungsauswahlsignal ansprechen, das über die erste oder zweite Route auf der bidirektionalen Taktsignalleitung eingeht.
Ein elektrisches Verzögerungsglied hat bevorzugt erste und zweite Anschlüsse, die in Serie mit einer bidirektionalen Taktsignalleitung verbunden sind.
Jede der Leitvorrichtungen für das erste und zweite Taktsignal kann mindestens zwei gesteuerte Schalter aufweisen, wobei diese gesteuerten Schalter so angeordnet sind, daß sie im Zusammenspiel in mindestens drei Zuständen operieren, entsprechend der Betriebsarten Signalspeicherung, Signalumleitung und Signalblockierung.
Die beiden gesteuerten Schalter können in Form eines Paares unidirektionaler Puffer vorliegen, die in Serie miteinander verbunden sind und Signale annehmen, die in der ersten oder zweiten Richtung laufen.
Die Leitvorrichtungen für das erste und zweite Signal bilden zusammen bevorzugt eine bidirektionale Pufferschaltung, die aus mindestens zwei Paaren entgegengesetzt angeordneter unidirektionaler Speicher besteht, die in Antiparallelschaltung miteinander verbunden sind.
Jeder der beiden gesteuerten Schalter kann wahlweise einen ersten gesteuerten Schalter beinhalten, der einen ersten Spannungspegel an einem von zwei Anschlüssen des Verzögerungsgliedes hält und auf diese Weise den Empfang eines Taktsignals an diesem Anschluß ermöglicht; sowie einen zweiten gesteuerten Schalter, der einen zweiten Spannungspegel hält und die Weiterleitung eines Taktsignals zwischen zwei Anschlüssen ermöglicht, wobei der Ausgang des zweiten gesteuerten Schalters zumindest zum Teil durch den ersten Spannungspegel bestimmt wird.
Der erste gesteuerte Schalter kann in Form eines Transistors vorliegen, der in Serie mit einem Widerstand verbunden ist, um den Spannungspegel eines der Anschlüsse zu heben. Der zweite gesteuerte Schalter liegt in Form eines Transistors vor, der den anderen Anschluß mit Masse verbinden soll.
Die Vorrichtung zur Richtungswahl kann die Vorrichtung zur Steuerung des ersten und zweiten Taktsignals so setzen, daß Taktsignale empfangen werden, die nur in der Richtung laufen, die durch ein Richtungswahlsignal festgelegt wurde.
Die Steuervorrichtung zur Speicherung des Taktsignals kann wahlweise so arbeiten, daß die Speicherung eines Taktsignals im Verzögerungsglied erfolgen kann, und daß die Speicherung nachfolgender Taktsignale in der Speichervorrichtung verhindert wird, nachdem die Leitvorrichtung für das erste oder zweite Taktsignal im Signal-Speicher-Modus gearbeitet hat.
Jedes Verzögerungsglied ist bevorzugt mit einer Ladungsspeichervorrichtung zum Empfang eines Ladungsspeichersignals von der zentralen Steuereinheit ausgerüstet, wobei der Ladungsspeicher so geschaltet ist, daß er nach Eingang des Triggersignals das Verzögerungsglied mit Energie versorgt und die elektrische Last nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit im Anschluß an den Eingang des Triggersignals aktiviert. Die vorbestimmte Zeitverzögerung wird durch das Taktsignal vom Steuergerät bestimmt.
Das elektrische Verzögerungsglied besteht in einer bevorzugten Ausgestaltung ferner aus: ungenauem Taktgeber zum Generieren eines ungenauen Taktsignals; Übertragungsvorrichtungen zum Übertragen des ungenauen Taktsignals von dem Verzögerungsglied an das zentrale Steuergerät als Reaktion auf ein Abfragesignal von der zentralen Steuereinheit; Leitvorrichtungen zum Weiterleiten eines Taktkalibriersignals von der zentralen Steuereinheit, wobei das Taktkalibriersignal dadurch abgeleitet wird, daß das ungenaue Taktsignal gemessen und mit einem genauen Taktsignal im zentralen Steuergerät verglichen wird; Speichervorrichtung zum Speichern des Taktkalibriersignals; und Zählervorrichtung zur Generierung der vorbestimmten Zeitverzögerung aus dem Taktkalibrierungssignal und dem ungenauen Taktgeber.
Die Leitvorrichtungen werden in einer bevorzugten Ausgestaltung so gesetzt, daß sie im Signal-Speicher-Modus für die Speicherung des Taktkalibiriersignals in der Speichervorrichtung und im Signal-Bypass-Mode arbeiten, damit ein anderes Kalibriersignal das Verzögerungsglied übergeht und das nächste der in Serie geschalteten Verzögerungsglieder programmieren kann.
Weiterhin besteht in einer vorteilhaften Ausgestaltung das Taktkalibriersignal aus einem digitalen Wort, und die Speichervorrichtung beinhaltet ein Schieberegister und die Zählvorrichtung einen Zähler, der das digitale Wort vom Schieberegister erhält, wobei der Zähler einen Schalter betätigt, der die elektrische Last mit einer Ladungsspeichervorrichtung verbindet, nachdem das vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet eine Leitvorrichtung aus einem eingangsgesteuerten Schalter und einem ausgangsgesteuerten Schalter, die in Serie über einen internen Bus miteinander verbunden sind; weiterhin aus Vorrichtungen zur Fehlererkennung zum Feststellen von falschen Signalen auf dem Taktsignalpfad, sowie Sperrvorrichtungen, die auf die Vorrichtungen zur Fehlererkennung reagieren und den Durchgang von Signalen durch den internen Bus durch Offenhalten der eingangs- und ausgangsgesteuerten Schalter blockieren.
Die Taktsignale können in der Form von Echtzeitsignalen, einem digitalen Wort oder irgend einem anderen Signal vorliegen, das geeignet ist, Taktinformationen vom Steuergerät zu jedem Verzögerungsglied zu übertragen.
Fehler in der Taktleitung oder anderen Signalleitungen können die Folge einer Unterbrechung in den Signalleitungen durch einen Bruch des Kabelbaums, oder die Folge eines fehlerhaften Anschlusses eines oder mehrerer Verzögerungsglieder, eines Fehlers im Verzögerungsglied selbst, eines unbeabsichtigten Erdschlusses oder eines Kurzschlusses mit einer positiven oder negativen Spannung in den Signalleitungen des Kabelbaums oder in den Verzögerungsgliedern sein; oder die Folge sonstiger fehlerhafter Signale in den Kabelbaumleitungen oder in einem oder mehreren der Verzögerungsglieder sein.
Figur 1 zeigt eine sehr schematische Darstellung der Hauptkomponenten einer erfindungsgemäßen Taktgebervorrichtung;
Figur 2 zeigt ein detailliertes Funktionsdiagramm eines zentralen Steuergerätes einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Figur 3A zeigt ein Ablaufdiagramm der einzelnen Schritte, die zum Aktivieren des Steuergerätes und zum Programmieren der Verzögerungsglieder der ersten Ausgestaltung der Erfindung erforderlich sind;
Figur 3B zeigt ein Zeitdiagramm entsprechend des Ablaufdiagramms 3A;
Figur 3C zeigt eine Übersicht der unterschiedlichen Sicherheitsstufen der Taktgebervorrichtung nach Figur 2;
Figur 4 zeigt ein Funktionsdiagramm einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verzögerungsgliedes;
Figur 5 A zeigt ein Zeitdiagramm des Ausgangs des Steuergerätes bei Programmierung im Uhrzeigersinn;
Figur 5B zeigt ein Zeitdiagramm des Ausgangs des Steuergerätes bei Programmierung in Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn;
Figur 6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Art und Weise, wie ein Referenztaktsignal in das Verzögerungsglied (Fig. 4) programmiert wird;
Figur 7 zeigt ein Funktionsdiagramm einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verzögerungsglieds;
Figur 8 zeigt ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Art und Weise, wie ein Referenztaktsignal in das Verzögerungsglied (Fig. 7) programmiert wird;
Figur 9 zeigt das Schaltschema eines bidirektionalen Puffers, der ein Teil des in Fig. 4 und 7 gezeigten Verzögerungsgliedes ist;
Figur 10 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion des in Fig. 9 dargestellten bidirektionalen Puffers;
Figur 11 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Taktgebervorrichtung und zeigt eine Reihe von erfindungsgemäßen Verzögerungsliedern mit bidirektionalen Puffern;
Figur 12 zeigt ein Schaltschema des bidirektionalen Puffers und der Logikschaltung des Puffers der in Fig. 11 dargestellten Verzögerungsglieder;
Figuren 13A und 13B zeigen Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Art und Weise, in der die Programmierrichtung im Hinblick auf die in Fig. 11 dargestellte Taktgebervorrichtung bei intaktem oder gebrochenem Kabelbaum festgesetzt wird;
Figur 13C ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Art und Weise, wie die Programmierung der in Figur 11 dargestellten Verzögerungsglieder bei intaktem Kabelbaum erfolgt;
Figur 13D ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Art und Weise, wie die Programmierung der in Figur 11 dargestellten Verzögerungsglieder bei defektem Kabelbaum erfolgt;
Figur 14 zeigt ein Ablaufdiagramm der einzelnen Schritte, die zum Programmieren und Triggern der in Figur 11 dargestellten Taktgebervorrichtung bei intaktem und defektem Kabelbaum erforderlich sind.

BESCHREIBUNG DER AUSGESTALTUNGEN DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist eine Taktgebervorrichtung (10) in einer ersten nachstehend beschriebenen Ausgestaltung abgebildet. Diese Vorrichtung wird im Bergbau oder in Steinbrüchen eingesetzt und sorgt für die Zündung von Sprengsätzen zu vorbestimmten Zeitpunkten im Anschluß an die Übertragung eines Triggersignals. Die Taktgebervorrichtung (10) besteht im Prinzip aus einem Steuergerät (12), das in Reihe elektrisch über einen Kabelbaum (14) mit einer Reihe von entfernt angebrachten elektronischen Verzögerungsgliedern (16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5 und 16.6) verbunden ist, die selbst wiederum an eine entsprechende elektrische Last bzw. einen Sprengzünder (18) angeschlossen sind, der eine Sprengladung zur Detonation bringt. Der Kabelbaum (14) verläuft in Form einer Ringleitung, deren Enden mit Port 1 und 2 bzw. Port A und B (20, 22) des Steuergeräts verbunden sind. Wie nachfolgend detaillierter zu beschreiben sein wird, verläuft innerhalb des Kabelbaums (14) ein Taktimpulspfad in Form einer Programmierleitung, die die Verzögerungsglieder in Reihe miteinander verbindet und auf diese Weise eine aufeinanderfolgende Programmierung durch die vom Steuergerät ausgesendeten Taktsignale ermöglicht. Innerhalb des Kabelbaums verläuft ebenfalls eine Reihe von Stromleitungen und eine Erdleitung, welche eine Parallelverbindung zwischen den Verzögerungsgliedern herstellen und auf diese Weise eine simultane Energieversorgung dieser Verzögerungsglieder sowie die Übertragung eines Triggersignals zur Betätigung der Verzögerungsglieder nach festgelegten Zeitverzögerungen ermöglichen. Diese Zeitverzögerungen werden durch die Taktimpulse festgelegt, mit denen jedes Verzögerungsglied programmiert wurde.
Die Schaltung ermöglicht die aufeinanderfolgende Programmierung von Taktimpulsen vom Steuergerät (12) auf jedes einzelne der Verzögerungsglieder (16), wobei jeder Taktimpuls eine spezifische Länge bzw. ein spezifisches Zeitintervall hat. Wie weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, wird durch ein nachfolgendes Sprengsignal ein Count Down der in jedem der Verzögerungsglieder gespeicherten Zeitintervalle ausgelöst und abschließend nach Ablauf des Zeitintervalls der Sprengzünder aktiviert, der mit jedem Verzögerungsglied gekoppelt ist. Aufgrund der ringförmigen Anordnung des Kabelbaums (14) und der Eingang/Ausgang-Konfiguration der Verzögerungsglieder können die Taktimpulse ausgehend vom Steuergerät (12) entweder im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn an die Verzögerungsglieder (16.1) bis (16.6) übertragen werden.
Dies ist durch die Richtungspfeile (24) und (26) in der Fig. 1 dargestellt.
Sollte ein Kabelbruch (27) innerhalb des Kabelbaums auftreten - z.B. als Folge von Steinschlag -, wird die Durchführung einer bidirektionalen Programmierung durch Einspeisen der Taktimpulse über Port 1 und 2 (20, 22) des Steuergerätes (12) erforderlich, damit tatsächlich alle Verzögerungsglieder programmiert werden. Die Verzögerungsglieder (16.1), (16.2) und (16.3) werden im hier geschilderten Fall durch die Taktimpulse aus dem Port 1 (20) programmiert. Das Steuergerät nimmt dann ein neues Routing der weiteren Taktimpulse vor, so daß von Port 2 (22) ausgehend die Verzögerungsglieder (16.4), (16.5) und (16.6) im entgegengesetzten Uhrzeigersinn programmiert werden.
Um zu verstehen, wie dieser Vorgang und weitere Funktionen der Taktgebervorrichtung funktionieren, werden nachfolgend die einzelnen Komponenten und ihr Zusammenspiel detailliert beschrieben.
Das in Fig. 2 dargestellte Steuergerät (12) verfügt über einen zentralen Mikrocomputer (28), der über eine Batterie (30) in Verbindung mit einem Schlüsselschalter (31) mit Strom versorgt wird. Die Funktionen des Mikrocomputers (28) werden von Hand über eine Reihe von Schaltern (32) gesteuert, die auf einem Bedienfeld (34) angeordnet sind.
Der Mikrocomputer (28) ist über ein Bus-Interface mit einer ROM-Suchtabelle (40) verbunden, in der eine Vielzahl von Taktimpuls-Referenzmustern abgelegt sind. Eines davon kann mit Hilfe der Wahlschalter (42) gewählt werden. Die Programmierung kann wahlweise ebenfalls über ein Tastenfeld erfolgen, wenn im Fall spezifischer oder ungewöhnlicher Einsatzfälle eine Sprengfolge gewünscht wird, die nicht den Standardkonfigurationen entspricht. Mit dem Mikrocomputer (28) ist eine Sicherheitsuhr (44) verbunden, die vor Beginn der Sprengsequenz genügend Zeit für das Personal läßt, den Gefahrenbereich zu verlassen.
Vom Mikrocomputer (28) führt eine Anzahl von Ausgangsleitungen ab. Dazu gehören die PROG-A-Leitung (46) und die PROG-B-Leitung (48), die mit dem Mikrocomputer (28) über einen ersten und zweiten Pufferspeicher mit jeweils drei Ausgangszuständen (50) (52) verbunden sind. Die Pufferspeicher werden durch Signale über die erste und zweite Freigabeleitung aktiviert. Die PROG-A- und die PROG-B-Leitung enden in getrennten E/A-Ports (58) (60) des Mikrocomputers (28).
Vom Steuergerät (12) führen vier separate Leitungen zur Kabelbaumbuchse (36) am Port 1 (20); im einzelnen sind dies die SPRENGZÜNDER- und LOGIC-Stromleitungen (62) und (64), die PROG-A-Leitung (46) und der ERD-Leiter (66). In gleicher Weise führen vier getrennte Leitungen zur Kabelbaumbuchse (38) am Port 2 (22), wobei zwei dieser Leitungen (nämlich die SPRENGZÜNDER-Leitung 62.1 und die LOGIC-Leitung 64.1) Abzweigungen der zur Kabelbaumbuchse (36) führenden entsprechenden Leitungen sind. Bei den anderen beiden Leitungen handelt es sich um den gemeinsamen ERD-Leiter (66) und die PROG-B-Leitung (48). Der Kabelbaum (14) besteht daher aus vier entsprechenden Leitungen: einer SPRENGZÜNDER-Leitung (62.2), einer LOGIC-Leitung (64.2), einer PROGRAMM-Leitung (47) und einem ERD-Leiter (66.2).
Die jeweiligen Enden der einzelnen Leitungen des Kabelbaums werden mit den Steckern (36.1) und (38.1) verbunden, die wiederum in die entsprechenden Kabelbaumbuchsen (36) und (38) gesteckt werden. Auf diese Weise werden die LOGIC-Leitung aus den Einzelleitungen (64), (64.1) und (64.2) und die SPRENGZÜNDER-Leitung aus den Einzelleitungen (62), (62.1) und (62.2) in Form einer geschlossenen Schleife gebildet. Die PROG-A-Leitung (46) und die PROG-B-Leitung (48) bilden mit der PROG-Leitung (47) eine offene Schleife.
Die SPRENGSATZ-, LOGIC-, PROG-A- und PROG-B-Leitungen (62), (64), (46) und (48) sind über eine Überbrückungsschaltereinheit (78) mit dem Steuergerät verbunden. Diese Einheit (78) enthält eine Reihe von Überbrückungsschaltern (79). Die SPRENGZÜNDER-Leitung (62) ist über den E/A-Port (79.1) mit dem Mikrocomputer verbunden.
Ein Motor (80) mit einer vom Mikrocomputer (28) angesteuerten Motorsteuerung (82) ist mit einer Gewindemotorwelle (84) ausgestattet, auf der sich ein Läufer (86) befindet. Dieser ist mechanisch mit den Überbrückungsschaltern (79) verbunden. Wird die Welle (84) in Drehung versetzt, so bewirkt sie eine Bewegung des Läufers (86) von einer Sperrstellung (in Fig. 2 als gestrichelte Linie 87 dargestellt), in der die Kabelbaumleitungen geerdet sind, in Richtung des Pfeils (88) in eine Freigabestellung, in der der Läufer (86) mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. In dieser Stellung sind die Kabelbaumleitungen mit dem Steuergerät (12) verbunden. Drehen der Welle (84) in umgekehrte Richtung bewirkt eine Bewegung des Läufers (86) in die entgegengesetzte Richtung, so daß die Schalter (79) wieder in Sperrstellung gehen.
Ein Sicherheitsschalter (89) wird vom Läufer (86) in Sperrstellung betätigt und überträgt dann ein Signal an den Mikrocomputer (28). Falls der Mikrocomputer (28) nach Einschalten der Stromversorgung dieses Signal nicht empfängt, wird der Motor (80) über die Motorsteuerung (82) in Bewegung gesetzt, damit der Läufer (86) in die Sperrstellung fahren kann, sofern er sich nicht in dieser Position befindet. Falls sich als Folge eines defekten Motors (80) oder einer defekten Motorsteuerung (82) der Läufer (86) nicht in die Sperrstellung bewegt, schaltet das Steuergerät ab, und die Sprengsequenz wird abgebrochen. Über die Signalleitung (89.1) wird von der Schaltereinheit (78) ein Signal an den Mikrocomputer (28) geschickt, sobald der Läufer die Freigabestellung erreicht hat.
Es wird jetzt die Funktion des Steuergerätes (12) anhand der Figuren 3A, 3B und 3C beschrieben. Sobald der Bedienmann den Kabelbaum (14) an das Steuergerät (12) angeschlossen hat, dreht er den Schlüsselschalter (31) und bewegt sich somit von Sicherheitsstufe 5 (der Stufe mit der höchsten Sicherheit) auf Sicherheitsstufe 4, wie es in Fig. 3C dargestellt ist. Das Steuergerät (12) bleibt solange inaktiv, bis der Bedienmann das geeignete Taktimpulsmuster (d.h. die Verzögerungszeiten, mit denen jedes einzelne der Verzögerungsglieder programmiert wird, sowie die Anzahl der zu programmierenden Verzögerungsglieder) durch Betätigen des entsprechenden Wahlschalters (42) und eines ARM-Schalters (90) gewählt hat. Auf der Uhr (44) beginnt jetzt eine Sicherheitszeit zu laufen, die typischerweise zwei Stunden beträgt (siehe Block 92 des Ablaufdiagramms und Schritt 4 in Figur 3C). Sobald diese Zeit abgelaufen ist, wird der Motor (80) in Betrieb gesetzt, so daß sich der Läufer (86) von der Sperrstellung in Richtung des Pfeils (87) bewegt. Hierdurch werden die Kabelbaumleitungen (14) mit dem Steuergerät (12) verbunden; ersichtlich auch in Block (94) des Ablaufdiagramms und in Schritt 5 in Figur 3C.
Die LOGIC-Leitung wird danach durch Senden eines Impulses vom Mikrocomputer zu dem retriggerbaren monostabilen Element (96) aktiviert, das selbst wiederum die Stromversorgung der Verzögerungs-Logikschaltung (98) aktiviert, um die LOGIC-Leitung (64) mit Strom zu versorgen (siehe Block 100 des Ablaufdiagramms sowie die ansteigende Flanke der LOGIC- Impulses (102) in Fig. 3B). Das retriggerbare monostabile Element (96) muß mit einer regelmäßigen Impulsfolge vom Mikrocomputer (28) versorgt werden, damit die LOGIC-Stromversorgung (98) aufrechterhalten wird. Sollte der Mikrocomputer (28) ausfallen, liefert er keine regelmäßige Impulsfolge mehr an das monostabile Element (96), die LOGIC-Stromversorgung (98) schaltet sich ab, und die LOGIC- Leitung (64) wird deaktiviert.
Ein Signal des Mikrocomputers (28) über die Freigabeleitung (54) schaltet den Puffer (50) und erlaubt hierdurch die Programmierung der Verzögerungsglieder (16.1) bis (16.6) durch Aktivieren (104) der PROG-A-Leitung (46) (siehe Block 106). Die Programmierung jedes einzelnen Verzögerungsglieds (16.1) bis (16.6) wird durch die Beobachtung der auf der SPRENGZÜNDER-Leitung (62) zurückkommenden Signale überwacht, die in dieser Phase hochohmig ist und auf diese Weise Feedback ermöglicht. Das auf der SPRENGZÜNDER-Leitung (62) zurücklaufende Signal (108) zeigt an, wann das Verzögerungsglied (16.1) mit der Zeitzählung begonnen hat, und die PROG-A-Leitung wird deaktiviert und zeigt das Ende der Taktperiode an, in der ein erster Taktimpuls (104.1) im ersten Verzögerungsglied (16.1) programmiert wird, wodurch die SPRENGZÜNDER-Leitung aktiviert wird. Der nachfolgende Taktimpuls (104.2) wird sodann an das nächste Verzögerungsglied (16.2) übertragen. Die zu programmierenden Verzögerungsglieder werden entsprechend der Sprengfolge ausgewählt, die in den ROM-Suchtabellen (40) gespeichert sind. Der Programmiervorgang wird so oft wiederholt, bis alle Verzögerungsglieder (16.1) bis (16.2) programmiert wurden.
Sobald alle Verzögerungsglieder programmiert sind, wird ein zusätzlicher Impuls (109) über die PROG-A-Leitung gesendet. Da die Programmierung aller Verzögerungsglieder abgeschlossen ist, wird dieser zusätzliche Impuls durch alle Verzögerungsglieder übertragen und am E/A-Port (60) PROG B empfangen. Nach Empfang dieses zusätzlichen Impulses (109) geht das Steuergerät davon aus, daß alle Verzögerungsglieder korrekt programmiert wurden, und aktiviert die SPRENGZÜNDER-Leitung (62) (bei 115) durch Einschalten der SPRENGZÜNDER-Stromversorgung (116). Hierdurch erfolgt gemäß folgender Beschreibung eine Aufladung der Energiespeicher (Kondensatoren) in den Verzögerungsgliedern. Die Stromversorgung für die Sprengzünder wird danach abgeschaltet, wobei die abfallende Flanke (120) als Trigger für alle Verzögerungsglieder dient, die daraufhin mit dem Zählen ihrer individuellen Verzögerungszeiten beginnen.
Falls während der Programmierens über die PROG-A-Leitung aufgrund eines ausbleibenden rückkehrenden Signals auf der SPRENGZÜNDER-Leitung eine Unterbrechung festgestellt wird, sendet das Steuergerät weiterhin die Programmimpulse aus, bis alle Verzögerungsglieder, die über die PROG-A-Leitung weiterhin mit dem Steuergerät verbunden sind, programmiert worden sind. Ein zusätzlicher Impuls wird weiterhin über die PROG-A-Leitung ausgesandt, und der E/A-Port PROG B (60) wird auf das Einlaufen des rückkehrenden Impulses überwacht. Das Ausbleiben des rückkehrenden Impulses bestätigt die vorher festgestellte Unterbrechung.
Als Reaktion darauf setzt das Steuergerät den PROG-A-Puffer (50) außer Funktion und aktiviert an dessen Stelle den PROG-B-Puffer (52). Die Programmierungssequenz wird dann über die PROG-B-Leitung (48) im entgegengesetzten Uhrzeigersinn durch das Steuergerät unter Zugriff auf das Taktmuster in der ROM-Tabelle und in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Dieses Verfahren wird in Fig. 5B genauer dargestellt. Hier ist die PROG-A-Leitung deaktiviert, und die Taktsignale (104.6), (104.5) und (104.4) werden in umgekehrter Reihenfolge von der PROG-B-Leitung zum Programmieren der entsprechenden Verzögerungsglieder (16.6), (16.5) und (16.4) eingespeist.
Der Vorgang des Programmierens der noch fehlenden Verzögerungsglieder wird wieder über die SPRENGZÜNDER-Leitung überwacht. Die Anzahl der zu programmierenden Verzögerungsglieder wird in den ROM-Tabellen voreingestellt, und diese Anzahl muß mit der Zahl der tatsächlich an den Kabelbaum angeschlossenen Verzögerungsglieder übereinstimmen. Auf diese Weise kann das Ausmaß der Unterbrechung durch die über die SPRENGZÜNDER-Leitung vorgenommene Kontrolle der Anzahl der erfolgreich programmierten Verzögerungsglieder festgestellt werden. Auf der Basis der Anzahl der erfolgreich programmierten Verzögerungsglieder (angezeigt über die Anzahl der zurückgekommenen Signale auf der SPRENGZÜNDER-Leitung 62) entscheidet der Mikrocomputer (28) sodann, ob der gesamte Vorgang abgebrochen wird oder weiter abläuft. Wenn z.B. nur eines von acht Verzögerungsgliedern nicht programmiert wurde, kann der Vorgang weiter ablaufen. Wurde mehr als nur ein Verzögerungsglied nicht programmiert, kann der Sprengvorgang durch Abschalten der LOGIC- Stromversorgung und Aktivieren des Motors (80) in eine Drehrichtung, bei der Läufer (86) in die Sperrstellung fährt und die Leitungen kurzgeschlossen werden, abgebrochen werden (siehe Blöcke 112, 114 und 114.1).
Wie bereits oben beschrieben wurde, wird nach erfolgreicher Programmierung der Verzögerungsglieder die SPRENGZÜNDER- Leitung (62) durch Betätigung einer Sprengzünder-Stromversorgung (116) aktiviert, die über ein retriggerbares monostabiles Element (118) eingeschaltet wird. Dieses Element erhält Impulse vom Mikrocomputer (28) (siehe Block 119). Ähnlich wie bei der LOGIC-Stromversorgung (98) führt ein Ausfall des Mikrocomputers zu einer Unterbrechung der Impulskette und zum Abschalten der Sprengzünder-Stromversorgung (116). Sobald alle Kondensatoren in den Verzögerungsgliedern (16.1) bis (16.6) aufgeladen sind, wird die Sprengzünder-Stromversorgung (116) abgeschaltet und hierdurch die SPRENGZÜNDER-Leitung bei (120) deaktiviert, wobei die abfallende Flanke (120) als Triggersignal in den Verzögerungsgliedern den Zählbeginn der jeweiligen Verzögerungszeiten einleitet. Gleichzeitig wird der Motor (80) mit Strom versorgt und der Läufer (86) in die geerdete Sperrstellung (88) gefahren (siehe Block 114.1), wodurch der Kabelbaum geerdet und das System in den Ausgangszustand zurückversetzt wird. Ein an den Mikrocomputer (28) angeschlossener Summer (12.1) ertönt immer dann, wenn die Schalter mit dem Kabelbaum verbunden und der Erdschluß der Kabelbaumleitungen aufgehoben wird.
Unter Verweis auf die Figuren 4, 5A und 6 wird nun die Funktion des Systems und der Verzögerungsglieder beschrieben.. Das in Fig. 4 dargestellte Verzögerungsglied (16.1) ist parallel über die Schutzschaltung (122) mit dem ERD- Leiter (66.2), der LOGIC- oder LOGIC-STROMVERSORGUNGS- leitung (64.2) und der SPRENGZÜNDER- oder SPRENGZÜNDER- STROMVERSORGUNGSLEITUNG (61.2) verbunden sowie in Reihe mit den PROG-A- und PROG-B-Leitungen. Diese beiden PROG-Leitungen sind über den bidirektionalen Puffer (124) miteinander verbunden, auf den weiter unten in der Beschreibung detaillierter eingegangen wird.
Das Verzögerungsglied (16) besteht im Prinzip aus einer Logikeinheit (126), die auf der Leitung PROG A oder PROG B über den bidirektionalen Speicher (124) und die Steuerschaltung (127) des bidirektionalen Puffers ein Referenztaktsignal erhält. Die interne Zeitzählung erfolgt durch einen Hilfsoszillator (128), über den ein Setzzähler (130) angesteuert wird.
Sobald die LOGIC-Leitung aktiviert wird (125 in Fig. 5A), werden über einen Spannungsregler (131) die Logikeinheit (126) und alle anderen aktiven Komponenten des Verzögerungsglieds (16.1) mit Strom versorgt, angezeigt in Abb. 4 über die gestrichelte Linie (132). Sobald die Reset-Schaltung (137) über den Spannungsregler (131) mit Strom versorgt wird, generiert sie einen Reset-Impuls zum Rücksetzen der Logikeinheit (126) und zum Betrieb des bidirektionalen Speichers (124) und der dazugehörigen Steuerschaltung (127). Gleichzeitig mit Aktivieren der LOGIK-Leitung (64.2) wird die SPRENGZÜNDER-Leitung (16.2) bei (130) auf das Niveau der LOGIC-Leitung gehoben, und zwar durch den Widerstand (133) im Steuergerät (12) (siehe Fig. 2). Der Spannungspegel der SPRENGZÜNDER-Leitung wird auf ein Niveau begrenzt, das unterhalb der Durchbruchspannung der Zener- Diode (134) liegt, die mit der Energiespeichervorrichtung (136) verbunden ist.
Die Logikeinheit (126) empfängt auf der PROG-A-Leitung das Taktsignal (138) über den bidirektionalen Puffer (124) und die Steuerschaltung (127). Infolge des Pegelanstiegs der PROG-A-Leitung überträgt die Logikeinheit (126) einen Reset-Impuls (142) zum Rückstellen des Setzzählers (130) und des Laufzählers (146). Gleichzeitig werden über ein Signal in Durchlaßrichtung (148) die Puffer gesperrt, so daß nur die Referenztaktsignale in Durchlaßrichtung auf der PROG-A-Leitung übertragen werden. Eine genauere Beschreibung des bidirektionalen Speichers (124) und seiner Schaltung (127) folgt weiter unten.
Bei der ansteigenden Flanke (150) des ersten Impulses (151), der vom Referenzoszillator (128) nach Potentialerhöhung der PROG-A-Leitung erzeugt wird, senkt die Logikeinheit (126) bei (152) den Pegel der SPRENGZÜNDER-Leitung mit Hilfe des Transistors (154) mit offenem Kollektor. Dem Steuergerät (12) wird hierdurch angezeigt, daß mit der Generierung einer Taktperiode begonnen wurde. Gleichzeitig beginnt der Hilfsoszillator (128) mit der Inkrementierung des Setzzählers (130). Die Pegelsenkung der SPRENGZÜNDER- Leitung bei (152), die den Anlauf des Zählers (130) überwacht, wird vom Steuergerät (12) registriert, das daraufhin die PROG-A-Leitung bei (154) deaktiviert, sobald die entsprechende Periode durch den Hilfsoszillator (128) in den Zähler (130) eingegeben wurde. Infolge des Pegelabfalls der PROG-A-Leitung wird die SPRENGZÜNDER-Leitung bei (156) aktiviert, so daß der Zähler (130) mit der durch den Referenzoszillator eingegebenen Anzahl von Schwingungen stehenbleibt.
Als Folge der Pegelerhöhung der SPRENGZÜNDER-Leitung bei (156) wird eine Freigabeleitung des bidirektionalen Puffers bei (158) aktiviert, so daß das nachfolgende Referenztaktsignal auf der PROG-A-Leitung besagtes Verzögerunsglied umgeht und das nächste zu programmierende Verzögerungsglied erreicht, für das das Taktsignal bestimmt ist. Diese Sequenz wird nacheinander bei allen Verzögerungsgliedern wiederholt. Sobald alle Verzögerungsglieder (16.1) bis (16.6) programmiert worden sind, wird der Spannungspegel in der SPRENGZÜNDER-Leitung auf einen Wert über der Durchbruchspannung der Zener-Diode angehoben (siehe 115 in Fig. 38), so daß alle Kondensatoren (136) geladen werden und sie dadurch in der Lage sind, ihre jeweiligen Verzögerungsglieder (16.1) bis (16.6) mit Energie zu versorgen. Sobald die Kondensatoren der Verzögerungsglieder ihren vollen Ladezustand erreicht haben, werden zur Auslösung eines Triggersignals sowohl die SPRENGZÜNDER- als auch die LOGIC-Leitung (siehe 120 in Fig. 3B) deaktiviert. Der Kondensator (136) übernimmt daraufhin die Versorgung des Spannungsreglers (131) zur weiteren Energieversorgung des Hilfsoszillators (128), des Zählers (130), des Zählers (146) und der anderen aktiven Komponenten der Schaltung des Verzögerungsglieds.
Das Triggersignal erreicht die Logikeinheit (126) über den Spannungsbegrenzer (140), der die Spannung des Triggersignals auf ein für die Logikeinheit (126) verträgliches Maß begrenzt.
Nach Empfang des Triggersignals beginnen die Verzögerungsglieder mit dem Zählen der spezifischen Verzögerungszeit, die in jeden ihrer Zähler (130) einprogrammiert wurde. Dies erfolgt durch die Funktion des Hilfsoszillators (128), der den Zähler (146) über die Logikeinheit (126) inkrementiert. Ein Vergleichsglied (160) betätigt einen Schalter (162), sobald der Wert im Laufzähler (146) mit dem Wert übereinstimmt, der in den Setzzähler (130) einprogrammiert wurde. Die Betätigung des Schalters (162) bewirkt eine Entladung der restlichen im Kondensator gespeicherten Energie in die elektrische Last des Sprengzünders (18), der daraufhin den Sprengstoff zur Detonation bringt.
Falls der zu einem Verzögerungsglied führende ERDleiter (66.2) gebrochen oder getrennt ist, kann es vorkommen, daß die Schaltung in einen ungeerdeten Zustand oder sogar in einen Schwingzustand gerät. Dies kann Auswirkungen auf die PROG-A- und PROG-B-Leitungen haben, gefolgt von einer Beeinträchtigung der Funktion der nächsten Verzögerungsglieder besonders im Falle des Oszillierens des Verzögerungsgliedes, da dies die Programmierung der nachfolgenden Verzögerungsglieder mit fehlerhaften Signalen zur Folge haben kann. Aus diesem Grund wird eine Diode (164) zwischen SPRENGZÜNDER-Leitung und ERDleiter jedes Verzögerungsgliedes geschaltet, damit sichergestellt wird, daß während der Programmierphase im Falle eines Tresens des mit diesem Verzögerungsglied verbundenen Erdleiters ein von der SPRENGZÜNDER-Leitung vorgegebener Pegel gehalten wird.
In Fig. 7 wird eine zweite Ausgestaltung eines Verzögerungsgliedes (165) gezeigt. Die Numerierung der vergleichbaren Komponenten entspricht der Numerierung in Fig. 4. In dieser zweiten Ausgestaltung werden das in Fig. 4 dargestellte Vergleichsglied (160), der Setzzähler (130) und der Laufzähler (146) durch ein Schieberegister (166) und einen voreingestellten Zähler (168) ersetzt. Die Funktion des Verzögerungsglieds (165) wird nachfolgend unter Verweis auf das zugehörige Taktdiagramm in Fig. 8 erläutert.
Der Programmablauf wird durch Übertragung eines positiven Abfragesignals (170) auf der PROG-A-Leitung initiiert. Das Verzögerungsglied (165) nimmt dieses Signal auf und sendet daraufhin auf der SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSLEITUNG ein Rücksignal (172) an das Steuergerät, das proportional dem Signal seines Hilfsoszillators (128) ist. Die Periode (174) des Signals wird dann vom Steuergerät (12) genau mit Hilfe eines kristallgesteuerten Oszillators gemessen, der im MHz- Bereich arbeitet. Das Steuergerät berechnet daraufhin den genauen Wert, der in das Schieberegister (166) des Verzögerungsgliedes geladen werden muß, um die gewünschte Verzögerungszeit zu erhalten. Wenn z.B. eine Verzögerungszeit von 12 Millisekunden in das Verzögerungsglied programmiert werden soll und die Periode des Hilfsoszillators laut Messung durch den kristallgesteuerten Oszillator 1,5 Millisekunden dauert, berechnet der Mikrocomputer, daß ein digitales Wort erforderlich ist, das acht Perioden des Hilfsoszillators darstellt (d.h. 1 0 0 0). Das digitale Wort (176), das diese Verzögerung repräsentiert, wird sodann seriell auf der PROG-A-Leitung zum Verzögerungsglied übertragen, wobei das Signal des Hilfsoszillators (178) als Taktsignal für die serielle Übertragung genutzt wird.
Sobald das digitale Wort (176) vom Verzögerungsglied empfangen worden ist, wird es in das Schieberegister (166) geladen. Der bidirektionale Puffer (124) wird so gesetzt, daß alle auf der PROG-A-Leitung laufenden Informationen das erste Verzögerungsglied überspringen und zum nächsten der in Serie geschalteten Verzögerungsglieder weitergeleitet werden. Dieses wird mit einem zweiten Impuls (180) auf der PROG-A-Leitung adressiert und erhält anschließend ebenfalls ein zweites digitales Wort (182). Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis alle Verzögerungsglieder programmiert sind. Sobald die SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSleitung bei (120) deaktiviert wird, werden die im Schieberegister (166) des Verzögerungsgliedes gespeicherten digitalen Daten parallel zum voreingestellten Zähler (168) übertragen. Der voreingestellte Zähler (168) beginnt dann, rückwärts zu zählen, und sobald er den Wert Null erreicht, wird der Schalter (162) betätigt, und der Sprengzünder wird - wie bereits oben beschrieben - getriggert.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß die Frequenz des Referenzoszillators (128) zum Programmieren des Verzögerungsgliedes benutzt wird. Da die Frequenz des Hilfsoszillators von der Umgebungstemperatur und der Toleranz der verwendeten Komponenten abhängt, ist sie von Verzögerungsglied zu Verzögerungsglied unterschiedlich. Das vom Steuergerät an jedes Verzögerungsglied übertragene digitale Wort kompensiert die durch diese Unterschiede hervorgerufenen Schwankungen und ermöglicht eine sehr genaue Einstellung der Verzögerungszeit bei Verwendung eines relativ preiswerten RC-Oszillators unter der Voraussetzung, daß ein solcher Oszillator stabil ist. Durch die Übertragung eines digitalen Wortes anstelle eines Echtzeitsignals ist der Zeitaufwand für die Programmierung aller Verzögerungsglieder völlig unabhängig von der oder den tatsächlichen Verzögerungszeit(en), auf die jedes der Verzögerungsglieder programmiert wird. Die Programmierdauer wird vielmehr generell reduziert, so daß auch die Zeitdauer des ungeerdeten und damit potentiell unsicheren Zustands der Kabelbaumleitungen verkürzt wird.
Die Funktion des bidirektionalen Puffers (124) und der dazugehörigen Steuerschaltung (127) wird nachstehend detailliert mit Verweis auf die Figuren 9 und 10 beschrieben. Bei normalem Betrieb sind die Anschlüsse (46.1) und (48.1), an die die PROG-B-Leitung (46) und die PROG-A-Leitung (48) angeschlossen sind, über die Widerstände (184) und (186) geerdet. Der PROG-A-Anschluß (46.1) ist über den Eingangspuffer (190) mit dem INTERNAL-1-Bus (188) verbunden, wobei der Puffer durch ein IN1*-Signal angesteuert wird, das vom Ausgang Q des Flip-Flops (191) ausgeht. Der INTERNAL-1-Bus (188) wiederum ist über einen Ausgangspuffer (192) mit dem PROG-B-Anschluß (48.1) verbunden, wobei der Puffer durch ein OUT1*-Signal angesteuert wird, das vom Ausgang Q des Flip-Flops (193) ausgeht. Der PROG-B-Anschluß (48.1) ist mit einen INTERNAL-2-Bus (194) verbunden und empfängt Taktsignale in umgekehrter Richtung über einen Eingangspuffer (196), wobei dieser Puffer durch ein Steuersignal IN2* angesteuert wird, das vom Ausgang Q des Flip- Flops (197) stammt. Der INTERNAL-2-Bus ist über den Ausgangspuffer (198) mit der PROG-A-Leitung (46) verbunden, wobei der Puffer durch ein Steuersignal OUT2* angesteuert wird, das vom Ausgang Q des Flip-Flops (199) stammt.
Sobald das Verzögerungsglied durch Aktivieren der LOGIC- Leitung mit Strom versorgt wird (siehe 125 in Fig. 5A), erzeugt die Logikeinheit (126) einen RÜCKSTELL-Impuls (200), der auf einer Eingangsleitung (204) zum Setzeingang des Flip-Flops (191) läuft. Dies bewirkt, daß der Ausgang Q des Flip-Flops (191) ein positives Potential erhält und bei (208) das IN1*-Signal erzeugt wird; während gleichzeitig der Eingangspuffer (190) gesperrt wird, so daß ein Durchgang der Referenztaktsignale auf der PROG-A-Leitung zum INTERNAL-1-Bus (188) nicht erfolgt. Die Logikeinheit (126) erzeugt dann einen S-RÜCKSETZ-Impuls (210) am Takteingang des Flip-Flops (191), so daß der Signalpegel am Eingang D, der mit der PROG-A-Leitung verbunden ist, an den Ausgang Q durchgetaktet wird. Da die PROG-A-Leitung unter normalen Bedingungen zu diesem Zeitpunkt kein Potential hat, wird das IN1*-Signal bei (212) deaktiviert, um den Eingangspuffer (190) freizugeben und um die Übertragung der Taktsignale auf der PROG-A-Leitung (46) zum INTERNAL-1-Bus (188) zu ermöglichen. Das Flip-Flip (197) wird ebenfalls und in gleicher Weise wie das Flip-Flop (191) von den RÜCKSETZ- und S RÜCKSETZ-Signalen der Logikeinheit (126) angesteuert, wobei der Impuls (216) IN2*, der vom Ausgang Q des Flip-Flops (197) ausgeht, identisch mit dem Impuls (208) ist. Der Eingangspuffer (196) wird auf diese Weise in gleicher Weise wie der Puffer (190) gesperrt und im Anschluß daran freigegeben, wodurch zunächst die Weitergabe der Referenztaktsignale auf der PROG-B-Leitung (48) zum INTERNAL-2-Bus (194) verhindert und im Anschluß daran ermöglicht wird.
Während der Zeitdauer der anliegenden IN1- und IN2*- Signale und der Sperrung der Eingangspuffer (190) und (196) wird der Logic-Pegel der PROG-A-Leitung (46) und der PROG- B-Leitung (48) kontinuierlich überwacht. Dies erfolgt über die an die D-Eingänge der Flip-Flops (191) und (197) angeschlossenen Kontrolleitungen (218) und (220). Sollte deshalb der Logik-Pegel der PROG-A- oder der PROG-B-Leitung während dieser Zeitdauer als Folge eines Kurzschlusses einer der beiden nach oben gehen, werden die Q-Ausgänge nach dem Durchtakten durch den S REST-Impuls (210) auf positivem Potential gehalten, und die Eingangspuffer (190) und (196) werden dauerhaft gesperrt, damit keine fehlerhaften Signale auf den INTERNAL-1- und den INTERNAL-2-Bus gelangen und in die Verzögerungsglieder programmiert werden können. Während dieser Phase werden der INTERNAL-1- und der INTERNAL-2-Bus über die Widerstände (221) geerdet.
Die ansteigende Flanke des RÜCKSETZ-Impulses (200) verursacht ebenfalls ein positives Potential an den Ausgängen der ODER-Gatter (222) und (224), die mit den SETZ-Eingängen der Flip-Flops (193) und (199) verbunden sind. Hierdurch erfolgt bei (230) und (232) die Aktivierung der OUT1*- und der OUT2*-Signale. Die Folge davon ist die Sperrung der Ausgangspuffer (192) und (198), so daß die Programmiersignale nicht durch die Verzögerungsglieder laufen können und auch die am Verzögerungsglied generierten fehlerhaften Signale nicht an das nächstgelegene Verzögerungsglied auf den Kontrolleitungen (218) und (220) übertragen werden können.
Wenn die PROG-A-Leitung und die PROG-B-Leitung bei ansteigender Flanke des S RÜCKSETZ-Impulses (210) kein Potential haben, werden die beiden Eingangspuffer (190) und (196) aufgrund des Abfalls der IN1*- und IN2*-Signale freigegeben. Auf diese Weise können die Taktsignale auf der PROG-A- oder der PROG-B-Leitung ungehindert zum jeweiligen INTERNAL-1- bzw. INTERNAL-2-Bus gelangen. Der bidirektionale Puffer ist somit bereit zum Empfang eines Taktsignals auf der PROG-A-Leitung oder auf der PROG-B-Leitung. Sollte ein Referenztaktsignal (234) auf dem PROG-A-Anschluß (46.1) ankommen - in diesem Fall erfolgt die Programmierung in Richtung des Uhrzeigersinns - erhält die INTERNAL-1-Leitung (188) bei (236) ebenfalls ein positives Potential, da der Eingangspuffer (190) freigegeben wird. Dies bewirkt ein positives Potential am Ausgang des ODER-Gatters (238). Da der RÜCKSETZ-Impuls (200) am Ausgang Q des Flip-Flops (240) bereits ein positives Potential bewirkt hat, erhält der Ausgang des UND-Gatters (242) (in diesem Falle die PROG- Leitung 243) bei (246) ebenfalls positives Potential als Reaktion auf das positive Potential des ODER-Gatters (238). Nachdem das Taktsignal (234) vom Steuergerät übertragen worden ist und dies durch den Abfall der PROG-A-Leitung bei (248) angezeigt wird, fällt die INTERNAL-1-Leitung bei (250) ab. Dies führt zur Übertragung eines positiven Signals über das NICHT-Gatter (252) auf den Takteingang des Flip-Flops (193), wodurch eine Übertragung auf den geerdeten Eingang D erfolgt und das OUT1*-Signal bei (254) abfällt, der Ausgangspuffer (192) freigegeben und der INTERNAL-1-Bus (188) mit der PROG-B-Leitung (48) verbunden wird.
Gleichzeitig triggert der Flip-Flop (240) infolge des Wegfalls des positiven Potentials am UND-Gatter (242), nachdem der Ausgang des ODER-Gatters (238) ebenfalls kein Potential mehr aufweist. Der Ausgang vom UND-Gatter (242) wird über einen Inverter (256) zurückgespeist, wodurch der Ausgang Q des Flip-Flops (240) auf Null gehalten und auf diese Weise keinerlei weitere Programmieranweisungen über die PROG-Leitung (243) an das Verzögerungsglied gelangen können.
Die ODER-Gatter (222) und (224), die mit einem ihrer Eingänge mit den Q*-Ausgängen der sich gegenüberliegenden Flip-Flops (193) und (199) verbunden sind, verhindern, daß das Flip-Flop (199) den Ausgangspuffer (198) freigibt, wenn die Programmierung auf der PROG-A-Leitung erfolgt. Auf diese Weise wird ebenfalls verhindert, daß das Flip-Flop (193) den Ausgangspuffer (192) freigibt, wenn die Taktsignale in entgegengesetzter Richtung auf der PROG-B-Leitung laufen.
Die PROG-Leitung (243) dient zur Übertragung des Programmiersignals (246) zum Programmieren des Verzögerungsgliedes über die Logikeinheit (126), wie dies weiter oben mit Verweis auf die Figuren 4 bis 7 beschrieben worden ist.
Wenn der nächste Impuls (256) auf der PROG-A-Leitung eingeht, sind sowohl der Eingangspuffer (190) als auch der Ausgangspuffer (192) freigegeben, so daß der Impuls (256) durch die Puffer (190) und (192) läuft, somit das betreffende Verzögerungsglied umgeht und auf der PROG-B-Leitung bis zum nächsten zu programmierenden Verzögerungsglied läuft. Bei normalen Betriebsbedingungen ist der Impuls (256) der erste Impuls, der auf der PROG-B-Leitung (48) übertragen wird; er wird deshalb in der beschriebenen Art und Weise in das nächstgelegene Verzögerungsglied einprogrammiert.
Sollte es vor der Programmierung des jeweiligen Verzögerungsgliedes zu einem Bruch innerhalb des Kabelbaums (14) kommen (auch dies wurde weiter oben bereits erörtert), übernimmt das Steuergerät das Umrouten des Taktsignals in der gleichen wie oben beschriebenen Weise, nämlich in entgegengesetzter Richtung vom E/A-Port (60) entlang der PROG- B-Leitung. Die Programmierung in der umgekehrten bzw. entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung auf der PROG-B-Leitung erfolgt in exakt der gleichen Weise, wie dies bereits bei der PROG-A-Leitung beschrieben wurde, da die Schaltung des bidirektionalen Puffers (124) absolut symmetrisch aufgebaut ist.
Unter Verweis auf die Figur 11 wird nachfolgend eine andere Ausgestaltung des bidirektionalen Puffers und seiner Logikschaltung gezeigt. Hierbei wird eine Reihe von Verzögerungsgliedern 1,2,... N, N+1 und N+2 unter Verwendung dieser Ausgestaltung in Serie mit den Ports A und B eines Steuergerätes (12) verbunden. Um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu wahren, wird nur die PROG-Leitung (47) des Kabelbaums (14) gezeigt. Jedes Verzögerungsglied 1 bis N+2 ist mit einem bidirektionalen Puffer (302) ausgestattet, dessen Funktion über die Logikschaltung (304) gesteuert wird. Diese Schaltung wird detaillierter in Figur 12 dargestellt. Die Pufferlogikschaltung (304) ist selbst wiederum an die verbleibende Schaltung (306) des Verzögerungsgliedes angeschlossen, die im Aufbau der Schaltung einer der beiden in Figur 4 und 7 dargestellten Ausgestaltungen entsprechen kann.
Die Taktgebervorrichtung wird mit den folgenden grundlegenden Schritten programmiert:
Wie in Fig. 13A dargestellt ist, erhält die LOGIC-Leitung (64) bei (314) ein positives Potential, wodurch eine stabilisierte interne 5-Volt-Stromversorgungsleitung (308) zur Versorgung der bidirektionalen Puffer (302) und der Pufferlogikschaltung (304) mit Strom aktiviert wird. Die Verzögerungsglieder 1 bis N+2 haben jeweils PROG-A- und PROG-B- Anschlüsse. Die PROG-A-Anschlüsse empfangen die im Uhrzeigersinn auf der PROG-Leitung (47) vom A-Port (20) des Steuergerätes (12) ankommenden Taktsignale, während die PROG-B- Anschlüsse die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn vom B-Port (22) des Steuergeräts (12) kommenden Taktsignale empfangen. Aus Gründen der Vereinfachung wurden hier in Figur 11 nur drei Verzögerungsglieder detailliert dargestellt; in der Praxis können durchaus dreihundert oder mehr dieser Verzögerungsglieder miteinander verbunden werden.
Nachdem die interne Stromversorgungsleitung (308) über die Logikleitung aktiviert worden ist, überträgt das Steuergerät (12) ein Prüfsignal (316) von Port B (22). Wenn es keinen Kabelbruch innerhalb des Kabelbaums (14) gibt, läuft das Prüfsignal in entgegengesetzter Richtung durch die Verzögerungsglieder und wird am Port A des Steuergerätes mit einer kurzen Verzögerung empfangen. Dies wird hier dargestellt durch den Impuls (318). Als Reaktion auf den Signalempfang schaltet das Steuergerät den Port B auf Nullpotential, wie dies bei (320) dargestellt ist. Dies wiederum führt zur Weiterleitung eines "0" durch die Verzögerungsglieder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wobei das Anliegen des Potentials "0" an den B-Anschlüssen der Verzögerungsglieder 1 bis N+2 anzeigt, daß die Programmierung im Uhrzeigersinn erfolgen soll.
Durch Überwachung seines Ports A kann das Steuergerät (12) feststellen, ob innerhalb des Kabelbaums (14) ein Kabelbruch vorliegt oder nicht. Wenn Port A als Folge des Prüfsignals (318) ein positives Potential erhält, gibt es keine Bruchstellen innerhalb des Kabelbaums (14), und das System kann als unbeschädigt angesehen werden. Ist jedoch das Eingangssignal bei Port A gering, wie es bei (322) in Fig. 13B dargestellt ist, so zeigt dies einen Kabelbruch innerhalb des Kabelbaums (14) an; einige der Verzögerungsglieder müssen deshalb im Uhrzeigersinn, andere entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn programmiert werden. Da das Steuergerät (12) am Port A kein Prüfsignal (318) empfängt, wird das von Port B ausgehende Prüfsignal auf positivem Potential gehalten, wie es auch bei (324) dargestellt ist. Auf diese Weise wird angezeigt, daß zumindest einige der Verzögerungsglieder durch Taktsignale programmiert werden müssen, die von Port B ausgesendet werden.
Die Funktionen des bidirektionalen Puffers (302) und der Pufferlogikschaltung (304) werden jetzt unter Verweis auf die Figuren 12, 13C, 13D und 14 detaillierter beschrieben.
Die A- und B-Anschlüsse des einzelnen Verzögerungsgliedes sind mit den geerdeten Widerständen (326) und (328) sowie mit den Widerständen (330) und (332) verbunden, die wiederum über die als pnp-Transistoren dargestellten gesteuerten Schalter (334) und (336) mit der internen Stromversorgungsleitung (308) verbunden sind. Nach dem Einschalten verbinden die als npn-Transistoren dargestellten Schalter (338) und (340) die A- und B-Anschlüsse direkt mit Masse. Nach Einschalten der Stromversorgung des Verzögerungsglieds bewirkt ein Rücksetzsignal, das von der in Fig. 4 und 7 dargestellten Rücksetzschaltung (137) ausgesendet wird, die Rücksetzung der D-Flip-Flops (341), (342) und (344). Dies bewirkt ein positives Potential an den Q-Ausgängen der Flip-Flops (344) und (346), während die Flip-Flops (341) und (342) und der Zähler (348) zurückgesetzt werden und die Q-Ausgänge kein Potential aufweisen. Als Ergebnis liegt nur ein geringes Potential am Ausgang des UND-Gatters (350) an, während das ODER-Gatter (351) einen Ausgang mit hohem Potential hat und hierdurch die Transistoren (340) und (336) ausgeschaltet werden. Die Transistoren (334) und (338) bewirken, daß der Ausgang bei Anschluß A dem Eingang bei Anschluß B in folgender Weise nachfolgt. Wenn Anschluß B nur geringes Potential hat, erfolgt eine Invertierung durch den Inverter (352), so daß am UND-Gatter (353) ein hohes Potential anliegt. Da an beiden anderen Eingängen des UND-Gatters ein positives Signal anliegt, schaltet ein Ausgangssignal des UND-Gatters (353) den Transistor (338) ein. Ein geringes Eingangssignal von Anschluß B wird ebenfalls vom Inverter (354) invertiert und bewirkt ein hohes Ausgangssignal vom ODER-Gatter (356), das selbst wiederum ein hohes Ausgangssignal am ODER-Gatter (358) über das UND-Gatter (360) bewirkt und auf diese Weise den pnp-Transistor (334) abschaltet.
Wenn auf der anderen Seite auf Anschluß B ein hohes Potential liegt, wird der Transistor (334) eingeschaltet, während der Transistor (338) durch die entgegengesetzte Aktion derselben Gatter ausgeschaltet wird und hierdurch das an Anschluß B liegende positive Signal bis zum Anschluß A läuft. Die Anordnung der Transistoren, Widerstände und UND- Gatter (350) und (353) sowie der Inverter (352) und (361) stellt in dieser Ausgestaltung den Schaltkreis für den bidirektionalen Puffer dar.
Ein positives Signal am Port B (22) des Steuergeräts wird in der beschriebenen Weise entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn von Anschluß B nach Anschluß A der Verzögerungsglieder weitergeleitet. Das Signal wird nur dann Port A (20) nicht erreichen, wenn im Kabelbaum (14) ein Kabelbruch vorliegt. Ist dies der Fall - z.B. bei 362 -, bewirkt der Widerstand (328) des Verzögerungsgliedes N, dessen B-Anschluß direkt neben dem Kabelbruch liegt und das daher von dem nächsten Verzögerungsglied N+1 getrennt ist, einen Abfall am B- Anschluß, wodurch ein schwaches Signal über die Verzögerungsglieder N..., 2 und 1 auf Port A des Steuergerätes (12) zurückübertragen wird, wie dies an (322) in der Figur 138 dargestellt ist. Dies bewirkt ein weiterhin positives Ausgangspotential an Port B (324).
Wie bereits beschrieben wurde, schaltet das Steuergerät Port B auf einen niedrigen Pegel, wenn keine Fehler entdeckt wurden. Dieses schwache Signal wird entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn durch alle Verzögerungsglieder geschickt und kommt als schwaches Signal am Port A an, wonach der Kabelbaum (14) im Uhrzeigersinn programmiert werden kann. Dies wird weiter unten in der Beschreibung noch deutlicher.
Sobald das Verzögerungsglied N in Fig. 12 mit Strom versorgt wird, generiert der Hilfsoszillator (128) ein Taktsignal über das UND-Gatter (363) zum Takteingang des Zählers (348), so daß der Q1-Ausgang des Zählers ein positives DIRN STORE-Signal liefert nach einem Zeitraum von ca. 10 Millisekunden, sobald mit Hilfe des Prüfsignals in diesem Zeitraum bereits festgestellt wurde, ob ein Bruch im Kabelbaum vorliegt oder nicht, und sobald die Anschlüsse der Verzögerungsglieder sich "beruhigt" haben. Das DIRN STORE- Signal wird sodann an den Takteingang des Flip-Flops (341) übertragen und taktet den Pegel am Anschluß B zum Q-Ausgang des Flip-Flops (341). Nach einer weiteren Verzögerung von ca. 10 Millisekunden wird ein DIRN SET-Signal, ausgehend vom Q2-Ausgang des Zählers (348) und wie in Flip-Flop (341) gespeichert, auf die Flip-Flops (342) und (344) übertragen. Wenn Anschluß B nur ein geringes Potential aufweisen würde, würde der Transistor (338) aufgrund der Wirkung des UND- Gatters (353) ausgeschaltet bleiben, das ja nur ein schwaches Eingangssignal vom Q-Ausgang des Flip-Flops (344) erhielte.
Der geringe Ausgangspegel am UND-Gatter (360), dessen erster Eingang über das schwache Signal des Q-Ausgangs des Flip-Flops (344) angesteuert wird, resultiert in einem schwachen Ausgangssignal am ODER-Gatter (358). Dieses schwache Ausgangssignal wiederum bewirkt das Einschalten des Transistors (334), wobei ein positives Potential auf Anschluß A gelegt wird und auf diesem negative Programmiersignale vom Port A des Steuergerätes (12) empfangen werden können.
Der Transistor (336) wird durch ein starkes Ausgangssignal vom ODER-Gatter (351) abgeschaltet, wenn der Q*-Ausgang des Flip-Flops (342) als Folge des schwachen D-Eingangssignals dieses Flip-Flops, das durch das DIRN SET-Signal übertragen wurde, ein positives Potential erhält. Der Transistor (340) kann noch geschaltet werden, wobei dies vom Eingangspegel am Anschluß A abhängt. Wenn Anschluß A ein niedriges Potential aufweist, würde Anschluß B abfallen, da der Transistor (340) über das UND-Gatter (350) eingeschaltet würde. Hätte Anschluß A ein hohes Potential, würde der Transistor (340) abgeschaltet, wodurch Anschluß B freigegeben würde und durch Anschluß A des angrenzenden Verzögerungsgliedes beeinflußt werden würde. Die Verzögerungsglieder, an deren B-Anschlüssen vor Auflaufen des DIRN SET- und des DIRN STORE-Signals nur ein geringer Pegel anliegt, werden mit eingeschalteten Transistoren (334) eingerichtet, so daß negative Programmimpulse an die B-Anschlüsse übertragen werden können.
Wenn auf der anderen Seite am Anschluß B nach "Beruhigung" der PROG-Leitung (47) im Kabelbaum (14) ein hoher Pegel gelegen hätte, hätte dies einen Bruch (362) im Kabelbaum (14) zwischen dem Verzögerungsglied N+1 und dem Port A des Steuergerätes (12) angezeigt. Nach Anstieg von DIRN SET wird der Transistor über das ODER-Gatter (351) eingeschaltet, während der Transistor (334) über ein hohes Signal vom UND-Gatter 360 und ODER-Gatter (358) sowie der Transistor (340) über ein schwaches Signal vom UND-Gatter (350) abgeschaltet werden. Die bidirektionale Speicher (302) würde dann in eine Konfiguration gesetzt werden, die genau umgekehrt der vorher beschriebenen wäre. Die B-Anschlüsse der Verzögerungsglieder N+1 und N+2 würden ein positives Potential erhalten und wären bereits für den Empfang von negativen Programmiersignalen in einer entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung. Nach Aufschalten eines negativen Programmiersignals auf Anschluß B des Verzögerungsglieds N+2 vom Port B ist der Transistor (338) des Verzögerungsgliedes N+2 jetzt in der Lage zu schalten, so daß der geringe Signalpegel an Anschluß B auf Anschluß A und somit auch auf Anschluß B des Verzögerungsgliedes N+1 übertragen werden kann, indem man den Pegel an Anschluß A des Verzögerungsglieds N+2 gegen den Konstantstrom vom Transistor (336) des Verzögerungsglieds N+1 abfallen läßt. Dieses Verfahren wird weiter unten detaillierter beschrieben.
Nachdem der DIRN SET-Ausgangspegel abgefallen ist, steigt der Q3-Ausgangspegel des Zählers (348) an und wird vom Inverter (347) invertiert. Ein niedriges PROG FREIGABE- Signal vom Ausgang des Inverters (347) beseitigt die Setzsteuerung am Flip-Flop (346) und - abhängig vom Zustand des Flip-Flops (344) - die Setzsteuerung eines der beiden Flip- Flops (368) oder (370), deren Ausgänge die Richtung der Programmierung bestimmen. Wenn der Q-Ausgang des Flip-Flops (344) ein hohes Potential hat und somit eine Programmierung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn von Anschluß B nach Anschluß A anzeigt, bleibt das Flip-Flop (368) über das ODER-Gatter (371) zurückgesetzt und ist an der Programmierprozedur nicht beteiligt. Wenn auf der anderen Seite der Q*-Ausgang des Flip-Flops (344) ein hohes Potential hat und eine Programmierung im Uhrzeigersinn anzeigt, bleibt das Flip-Flop (370) über das ODER-Gatter (372) zurückgesetzt und ist an der Programmierprozedur nicht beteiligt.
In dieser Phase werden die Verzögerungsglieder individuell auf den Empfang der Taktsignale in Richtung des Uhrzeigersinns von Anschluß A nach Anschluß B gesetzt, wenn im Kabelbaum (14) keine Unterbrechung festgestellt wurde. Der pnp-Transistor wird eingeschaltet und setzt den Speicher (302) damit in die Lage, einen negativen, auf Anschluß A auflaufenden Programmierimpuls zu empfangen. Wo Anschluß B mit einem funktionierenden Verzögerungsglied verbunden ist, wird der Pegel dort durch den pnp-Transistor des A- Anschlusses dieses Verzögerungsgliedes hoch gehalten. Dagegen wird der andere pnp-Transistor (336) abgeschaltet, und der Pegel am entsprechenden Anschluß B wird über den Widerstand (328) klein gehalten, wenn er an den nicht-programmierenden Port B des Steuergerätes, an ein fehlerhaftes Verzögerungsglied oder einen durch Kabelbruch abgetrennten Teil des Kabelbaums angeschlossen ist. Im Falle einer Leitungsunterbrechung kann der Puffer auf den Empfang negativer Programmierimpulse gesetzt werden, die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn auf Anschluß B auflaufen, wobei der pnp- Transistor (336) eingeschaltet und der pnp-Transistor (334) abgeschaltet werden. Auf diese Weise kann der Signalpegel am Anschluß A dem Pegel an Anschluß B nachfolgen.
Das Steuergerät schaltet dann seine beiden Ports A und B (20) und (22) auf hohe Impedanz und erlaubt ihnen ein "Floaten" unter dem Einfluß der nächsten Verzögerungsglieder außer in Fällen, in denen keine Kabelbaumbeschädigung vorliegt. In diesem Fall wird der Pegel am Port B des Steuergerätes durch den Widerstand (328) des nächsten Verzögerungsglieds N+2 gesenkt.
Sollte es zu einer Unterbrechung z.B. bei (362) kommen, so muß das Steuergerät (12) diesen Fehler genau lokalisieren, damit die richtigen Taktsignale in die auf beiden Seiten dieser Unterbrechung liegenden Verzögerungsglieder einprogrammiert werden können.
Zu diesem Zweck wird jedes Verzögerungsglied nach Vorbereitung auf eine Programmierung im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn einer Quasi-Programmierroutine unterworfen, indem es mit einem kurzen negativen Impuls vom Steuergerät (12) programmiert wird. Während dieser Zeitspanne erfolgt eine Rückmeldung über die SPRENGZÜNDER-Leitung in der bereits oben beschriebenen Art und Weise.
Wenn eine Unterbrechung wie z.B. (362) im Kabelbaum (14) festgestellt wurde, wird vom Steuergerät von Port A ausgehend eine Folge von kurzen negativen Impulsen zur Quasi- Programmierung der Verzögerungsglieder 1, 2... bis N übertragen. Die Verzögerungsglieder sind auf eine Programmierung im Uhrzeigersinn eingestellt worden, und die erste Quasi-Programmierung oder der Zählimpuls vom Port A des Steuergerätes läuft an den Verzögerungsgliedern 1 bis N-1 vorbei, die im Signal-Bypass-Modus eingestellt sind, wobei der Pegel an ihren B-Anschlüssen durch den pnp-Transistor (334) des nächstgelegenen Verzögerungsgliedes angehoben wird. Aufgrund der Unterbrechung (362) ist der Pegel am B- Anschluß des Verzögerungsglieds N durch den Widerstand (328) abgefallen, so daß ein Betrieb im Signal-Speicher- Modus erfolgt und der erste negative Zählimpuls angenommen wird. Nachdem die Programmierung erfolgt ist, wird der Pegel des A-Anschlusses des Verzögerungsglieds durch den Widerstand (326) nach unten gefahren, hierdurch ebenfalls der Pegel am B-Anschluß des nächstgelegenen Verzögerungsglieds N-1, so daß ein Umschalten auf den Signal-Speicher- Betrieb möglich ist und das nächste negative Quasi-Programmiersignal angenommen werden kann. Auf diese Weise erfolgt eine Quasi-Programmierung der Verzögerungsglieder in der umgekehrten Reihenfolge N nach 1. Sobald Verzögerungsglied 1 "programmiert" worden ist, wird der Pegel seines Anschlusses A gesenkt, wodurch wiederum ebenfalls der Signalpegel des Ports A gesenkt wird, da der Puffer mit hoher Impedanz "floatet".
Während dieser oben beschriebenen Prüf- und Zählprozedur der Verzögerungsglieder wird jedes der Quasi-Programmiersignale über die SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSLEITUNG, die in Parallelschaltung mit allen Verzögerungsgliedern verbunden ist, zurückübertragen, sobald die "Programmierung" oder das Zählen der Verzögerungsglieder stattgefunden hat (siehe auch Figur 4 und 7 ). Falls durch die Unterbrechung bei (362) alle Leitungen im Kabelbaum (47) abgetrennt worden wären, würden die Zählsignale über die SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSLEITUNG auf den Port A des Steuergerätes (12) zurücklaufen. Wenn auf der anderen Seite der Bruch bei (362) lediglich eine Abtrennung der PROG-Leitung zur Folge gehabt hätte, wären die Quasi-Programmiersignale sowohl auf Port A als auch auf Port B zurückgelaufen. Die Anzahl der auf der SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSLEITUNG zurückkommenden Signale wird dann vom Steuergerät gezählt und von diesem gespeichert.
Vom B-Port des Steuergerätes (12) wird dann eine Folge negativer Impulse zum "Programmieren" der Verzögerungsglieder N+1 und N+2 ausgesendet. Durch Überwachung der SPRENGSATZ-STROMVERSORGUNGSLEITUNG kann die Anzahl der Verzögerungsglieder, die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn programmiert werden müssen, verifiziert werden.
Durch Speichern der Anzahl der Verzögerungsglieder auf beiden Seiten der Unterbrechung (362) ist das Steuergerät (12) in der Lage, in der ROM-Tabelle auf das korrekte Taktsignal für jede Verzögerungsschaltung zuzugreifen. Durch Festlegen des Programmierschemas kann außerdem ungefähr die Lage der Unterbrechung (362) festgestellt werden, ebenfalls die Anzahl der Verzögerungsglieder, die programmiert werden können. Es ist auch eine Situation denkbar, in der die PROG-Leitung (47) an zwei Stellen, z.B. (362) und (363) gebrochen ist. In diesem Fall würden die Zählimpulse in Verbindung mit dem Steuergerät (12) nur vier Verzögerungsglieder zählen, nämlich 1, 2, N+1 und N+2. Wenn die Gesamtzahl der innerhalb des Systems miteinander zu verbindenden Verzögerungsglieder bekannterweise 50 beträgt, wird sofort ersichtlich, daß nicht alle dieser Vorrichtungen am Steuergerät (12) angeschlossen sind. Die gesamte Routine wird daraufhin abgebrochen.
Wenn kein Bruch im Kabelbaum vorliegt und die Verzögerungsglieder zum Programmieren im Uhrzeigersinn eingerichtet sind, kann die identische Zählroutine vorgenommen werden um zu bestätigen, daß die korrekte Anzahl Verzögerungsglieder am Steuergerät (12) angeschlossen ist.
Nachdem die Verzögerungsglieder eingerichtet und gezählt worden sind, erfolgt eine Deaktivierung aller Verzögerungsglieder durch Senken des Pegels auf der LOGIC-STROMVERSORGUNGSleitung zum Rücksetzen der Verzögerungsglieder und Löschen des Zählsignals, das in jeden Setzzähler des Verzögerungsgliedes programmiert worden ist. Die Verzögerungsglieder werden danach erneut mit Strom versorgt, und an die Routine zur Richtungsfestlegung schließt sich danach eine Pegelerhöhung des Ports B (im Falle eines Bruchs im Kabelbaum) oder eine Pegelabsenkung des Ports B an (wenn kein Bruch des Kabelbaums festgestellt wurde). Die Puffer (50) und (52) der Ports A und B werden sodann vor der tatsächlichen Programmierung der Taktsignale in die Verzögerungsglieder auf einen hohen Impedanzwert gebracht. Während der tatsächlichen Programmierung arbeiten die Verzögerungsglieder in der exakt gleichen Weise, wie dies weiter oben im Zusammenhang mit der Quasi-Programmierung bzw. Zählroutine beschrieben wurde.
Sobald die Taktsignale in die Verzögerungsglieder programmiert worden sind, erfolgt die Aktivierung der SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSLEITUNG zum Aufladen der Kondensatoren in jedem Verzögerungsglied und gemäß der bereits erfolgten Beschreibung unter Verweis auf die Figur 3B bei (115). Der Pegel der SPRENGZÜNDER-STROMVERSORGUNGSleitung fällt dann bei (120) ab und triggert die Verzögerungsglieder, die wiederum ihre Sprengzünder nach Ablauf der in jedes der Verzögerungsglieder einprogrammierten Zeitverzögerungen aktivieren. Das Ablaufdiagramm in Figur 14 faßt die hier beschriebene Prozedur noch einmal zusammen.
Unter Verweis auf Figur 13C wird jetzt das Taktdiagramm zum Programmieren im Uhrzeigersinn für den Fall beschrieben, daß kein Bruch im Kabelbaum (14) festgestellt wurde. Das Steuergerät (12) hebt das Potential der SPRENGZÜNDER-Leitung bei (400) auf einen positiven Prüfwert. Port A des Steuergerätes wird bei (402) durch den Widerstand (330) und den pnp-Transistor (334) des nächsten Verzögerungsglieds 1 auf hohem Pegel gehalten. Das Steuergerät senkt den Pegel von Port A bei (404) und zeigt damit den Anfang des ersten Programmierimpulses an. Am Q-Ausgang des Flip-Flops (344) liegt ein geringer Pegel an, wodurch eine Programmierung im Uhrzeigersinn von Anschluß A nach Anschluß B angezeigt wird. Der Rücksetz-Zustand wird daher vom Flip-Flop (368) über das ODER-Gatter (371) entfernt, wodurch dieses freigegeben wird. Der Q*-Ausgang des Flip-Flops (344) bewirkt ein Rücksetzen des Flip-Flops (370) über das ODER-Gatter (372), wodurch es gesperrt wird.
Die Verzögerungsglieder 1 bis N+2 sind jetzt für die Weiterleitung negativer Progammierimpulse im Uhrzeigersinn eingerichtet, wobei der hohe Pegel ihrer B-Anschlüsse durch die pnp-Transistoren (334) der nächstgelegenen Verzögerungsglieder gehalten wird. der Signalpegel an Anschluß B folgt deshalb über UND-Gatter (350) und npn-Transistor (340) nach einer kurzen Weiterleitungsverzögerung dem Signalpegel am Anschluß A. Falls Anschluß B des Verzögerungsgliedes 1 ein hohes Potential aufweist und somit ein nächstgelegenes unprogrammiertes Verzögerungsglied 2 anzeigt, wird der hohe Eingangspegel am Anschluß B über den Inverter (376) invertiert, und es steht dem Eingang D des Flip-Flops (368) ein schwaches Signal zur Verfügung.
Sobald der Pegel am Anschluß A des Verzögerungsglieds abfällt, erfolgt eine Invertierung durch den Inverter (378), wodurch das niedrige D-Eingangssignal in das Flip- Flop (368) getaktet wird. Auf diese Weise wird ein hoher Pegel am Ausgang Q* des Flip-Flops (368) gehalten. Da das Flip-Flop (370) über das ODER-Gatter (372) mit einem hohen Pegel am Rücksetzeingang versorgt wird, haben beide Q* -Eingänge des UND-Gatters (380) ein hohes Potential und liefern ein hohes Ausgangssignal für das ODER-Gatter (382). Eine Änderung des Ausgangspotentials des ODER-Gatters (382) wird hierdurch verhindert, so daß das Flip-Flop (346) nicht betroffen wird. Das der PROG-Ausgang des UND-Gatters (386) nur einen geringen Pegel aufweist, wird kein Programmierimpuls in das Verzögerungsglied programmiert, sondern durch das Verzögerungsglied 1 weitergeleitet und über Anschluß B an das nächste in Serie geschaltete Verzögerungsglied 2 übertragen.
Falls andererseits Anschluß B eines Verzögerungsglieds einen niedrigen Pegel aufweist, zeigt dies einen der drei oben erwähnten Zustände an. Das Verzögerungsglied N+2 steht dann bereits zur Programmierung durch ein Taktsignal. Diese Programmierung erfolgt wie nachstehend beschrieben.
Am D-Eingang des Flip-Flops (368) liegt ein hohes Potential über den geringen Pegel von Anschluß B bei Pegelabfall des Anschlusses A. Der Inverter (378) taktet den invertierten hohen D-Eingangspegel in das Flip-Flop (368) und bewirkt damit den Pegelabfall des Q*-Ausgangs des Flip-Flops (368). Dies wiederum bewirkt einen Pegelabfall der Ausgänge des UND-Gatters (380) und des ODER-Gatters (382). Als Folge davon produziert der Inverter (384) ein hohes Eingangssignal am UND-Gatter (386), wodurch in Kombination mit dem vom Q-Ausgang des Flip-Flops (346) kommenden hohen Eingangspegel die PROG-Leitung ein hohes Potential erhält (410). Auf diese Weise wird ein positiver Impuls (412), der so lange dauert wie der negative Impuls (405), im Setzzähler (130) des Verzögerungsgliedes N+2 gespeichert.
Wenn Anschluß A des Verzögerungsglieds N+2 ein positives Potential erhält, wie dies bei (414) gezeigt wird, steigt der Pegel am Ausgang des ODER-Gatters (382) ebenfalls an, wodurch ein niedriges Signal auf den Eingang des Flip-Flops (346) zur Senkung des Q-Ausgangspegels getaktet wird. Der Pegel des PROG-Ausgangs des UND-Gatters (386) wird auf diese Weise gesenkt, wie dies bei (416) zu sehen ist. Gleichzeitig sorgt der hohe Pegel des Q*-Ausgangs des Flip- Flops (346) dafür, daß die Pegel der Ausgänge der ODER-Gatter (351) und (358) auf hohen Werten gehalten werden, wodurch die pnp-Transistoren (334) und (336) durch Ansteuern ihrer Basis abgeschaltet werden. Der niedrige Pegel des Q-Ausgangs des Flip-Flops (346) liefert schwache Eingangssignale für die UND-Gatter (350) und (353) und sorgt so dafür, daß die npn-Transistoren (338) und (340) abgeschaltet bleiben. Dies sichert eine minimale Stromentnahme nach erfolgter Programmierung des Verzögerungsglieds N+2.
Da der Pegel am Anschluß A des Verzögerungsglieds N+2 nach erfolgter Programmierung niedrig gehalten wird, gilt dies ebenso für den Anschluß B des Verzögerungsglieds N+1. Dies zeigt an, daß dort jetzt das nächste negative Programmiersignal (418), ausgehend von Port A des Steuergerätes (12), empfangen werden soll. Die Programmierung des Verzögerungsglieds N+1 erfolgt in der exakt gleichen Weise, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde, wobei das Taktsignal (420) im Setzzähler (130) gespeichert wird.
Zwischen der Generierung der Programmiersignale schaltet das Steuergerät (12) seinen Port A auf hohe Impedanz, um feststellen zu können, ob das Verzögerungsglied 1 neben Port A programmiert worden ist. Dies wird dadurch angezeigt, daß der Ausgangspegel des Port A des Steuergerätes (12) durch den Widerstand (326) des Verzögerungsglieds 1 abfällt. Ist dies nicht der Fall, wird die oben beschriebene Sequenz so lange wiederholt, bis alle mit Port A kommunizierenden Verzögerungsglieder programmiert worden sind.
Figur 13D zeigt ein Taktdiagramm entsprechend der Konfiguration der in Fig. 11 gezeigten Verzögerungsglieder mit der Bruchstelle (362).
Es werden N negative Programmiersignale (428) von Port A des Steuergerätes übertragen, wobei das Signal (430) im Verzögerungsglied N bei (431) einprogrammiert wird. Als Folge der Bruchstelle (362) haben Anschluß B des Verzögerungsglieds N und Anschluß A des Verzögerungsglieds N+1 einen niedrigen Pegel, wie bei (432) dargestellt. Nachdem das Programmieren der Verzögerungsglieder 1 bis N im Uhrzeigersinn erfolgt ist, erfolgt nun das Programmieren der Verzögerungsglieder N+1 und N+2, wobei das erste Taktsignal (434) in das Verzögerungsglied N+1 - wie bei (436) gezeigt - und das zweite Taktsignal (438) in das Verzögerungsglied N+2 - wie bei (440) gezeigt - einprogrammiert wird.
Das Programmieren entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn erfolgt in der exakt gleichen Weise, wobei die Taktimpulse vom Port B des Steuergeräts (12) stammen und die elektrisch mit Port B kommunizierenden Verzögerungsglieder sich selbst konfigurieren und die pnp-Transistoren (336), wie bereits weiter oben beschrieben wurde, eingeschaltet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über eine Reihe von bemerkenswerten Kennzeichen, die die Erfindung deutlich vom bisherigen Stand der Technik abgrenzen. Zusätzlich zu der bidirektionalen Konfiguration der zentralen Steuereinheit, des Kabelbaums und der Verzögerungsglieder zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion durch eine Reihe von Sicherheitsausstattungen aus, die bereits detailliert unter Verweis auf die Figuren 2 und 3 beschrieben wurden. Der mechanische Schalter, der durch den Motor (80) und den Läufer (86) dargestellt wird, sorgt dafür, daß ein Fehler in der Elektronik nicht zu einer Auslösung der Sprengzünder führen kann, wenn sich der Läufer in der Erdschlußposition (88) befindet. Da die Leitungen des Kabelbaums (14) gemeinsam kurzgeschlossen werden und immer dann geerdet sind, wenn die Verzögerungsglieder nicht über das Steuergerät programmiert werden und besonders direkt nach dem Triggern der Verzögerungsglieder, wird die Existenz potentiell gefährlicher Triggersignale in den Leitungen des Kabelbaums infolge von HF-Störungen vermieden. Auf diese Weise wird auch das Problem der nach einer Explosion unkontrolliert herumfliegenden stromführenden Kabel gelöst.
Die retriggerbaren monostabilen Elemente (96) und (118) fungieren außerdem als elektronische Verriegelungen, die dafür sorgen, daß ein elektronischer Funktionsfehler im Mikrocomputer (28) oder seiner Software zu einer Beeinträchtigung der Impulsfolgen für die Freigabe der Stromversorgung der LOGIC- oder SPRENGZÜNDER-Leitungen führt, so daß diese Stromversorgungen gesperrt werden und eine Energieversorgung des gesamten Systems nur dann erfolgen kann, wenn der Mikrocomputer (28) voll funktionsfähig ist.
Eine zusätzliches Sicherheitsausstattung besteht im Vorhandensein separater Leitungen (nämlich der LOGIC- und der SPRENGZÜNDER-Leitung) zum Programmieren der Verzögerungsglieder und zum Aufladen der Kondensatoren. Die Kondensatoren werden erst unmittelbar vor dem Sprengen aufgeladen, und selbst wenn der Schalter (162) versehentlich ausgelöst wird, hat dies keine Aktivierung des Sprengzünders zur Folge, da der Kondensator dann noch nicht aufgeladen ist.
Die Programmierung der erfindungsgemäßen Taktgebervorrichtung erfolgt auf interaktive Weise, so daß nach Ausbleiben eines Feedback-Signals von einem Verzögerungsglied schnell festgestellt werden kann, daß ein Sprengzünder oder ein Abschnitt des Kabelbaums defekt ist. Die Fähigkeit der Vorrichtung feststellen zu können, wie viele der Sprengzünder genau programmiert worden sind, erlaubt ebenfalls eine schnelle Entscheidung der Fragen, ob Reparaturen ausgeführt werden sollen, ob die gesamte Operation abgebrochen werden soll, oder ob die Sprengsequenz fortgesetzt werden soll.
Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf die Steuerung einer sequentiellen Sprengung beschränkt, sondern kann ebenfalls in Verbindung mit Anwendungen in Feuerwerken und mit Mehrfachsicherungen eingesetzt werden.
Die interaktive Kommunikation zwischen dem Steuergerät und den einzelnen Verzögerungsgliedern erhöht die Taktgenauigkeit des ungenauen Hilfsoszillators jedes Verzögerungsglieds; Taktsignale oder digitale Worte werden vom Steuergerät zum Kalibrieren des Hilfsoszillators übertragen. Fehler als Folge der unvorhersehbaren Phase des Hilfsoszillators werden durch Verwendung des Hilfsoszillatorsignals als Initiierung der Programmierung des Taktsignals vom Steuergerät aus verringert.
Die Fähigkeit des Steuergerätes zur bidirektionalen Programmierung bedeutet, daß ein Bruch oder ein Anschlußfehler im Kabelbaum bzw. ein einziges fehlerhaftes Verzögerungsglied nicht zwangsweise einen Abbruch der Sprengoperation zur Folge haben, da die Referenztaktsignale einfach in die entgegengesetzte Richtung umgeleitet werden können. Dieses Ausstattungsmerkmal erhöht die Sicherheit und senkt kostenintensive Ausfallzeiten.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Aktivieren einer Vielzahl von elektrischen Lasten (18) nach Ablauf vorbestimmter Zeitintervalle, bestehend aus:

a) einem zentralen Steuergerät (12) zum Generieren von Taktsignalen (104);

b) einer Vielzahl von entfernt angeordneten Verzögerungsgliedern (16.1...16.6; 1,2...N+2), wobei jedes der Verzögerungsglieder an eine entsprechende elektrische Last (18) gekoppelt und so angeordnet ist, daß eine serielle Programmierung durch ein Taktsignal (104) erfolgen kann, das vom zentralen Steuergerät (12) ausgeht und wobei das Taktsignal die Zeitverzögerung bestimmt; und

c) mindestens einer bidirektionalen Taktsignalleitung (47) zur seriellen Übertragung der Taktsignale (104) vom zentralen Steuergerät (12) zu jedem der entfernt angeordneten Verzögerungsglieder (16.1...16.6; 1,2...N+2) in einer von zwei möglichen Richtungen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin bestehend aus Abtastvorrichtungen (28, 79.1, 58, 60) zum Feststellen eines Fehlers (27, 362) in der Taktsignalleitung (47) sowie aus Richtungswahlvorrichtungen (28, 40) zur Auswahl der Übertragungsrichtung der Taktsignale; wobei die Richtungswahlvorrichtung im Einsatz eine Übertragungsrichtung entgegengesetzt zur ursprünglichen Übertragungsrichtung der Taktsignale vom Steuergerät (12) wählt, wenn ein Fehler (27, 362) in der Taktsignalleitung (47) festgestellt wird; dies zum Programmieren derjenigen Verzögerungsglieder (16.4, 16.5, 16.6; N+1, N+2), die nicht in der ursprünglich vorgesehenen Richtung programmiert werden können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin bestehend aus einer Überwachungsvorrichtung (28, 40) zur Überwachung der Anzahl der elektrischen Verzögerungsglieder, die vorschriftsmäßig programmiert worden sind, sowie einer Deaktivierungsvorrichtung (78) zum Deaktivieren der Verzögerungsglieder (16.1...16.6; 1,2...N+2) und zum Abbruch der Sprengung für den Fall, daß eine vorbestimmte Anzahl der Verzögerungsglieder nicht korrekt programmiert worden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Überwachungsvorrichtung ebenfalls eine Vorrichtung zur Fehlerlokalisierung (28, 58, 60, 79) enthält, mit der die Lage des Fehlers (27, 362) in Relation zur Position der Verzögerungsglieder festgestellt werden kann; ergänzt durch eine Zählervorrichtung (28) zum Zählen der Anzahl der Verzögerungsglieder auf entgegengesetzten Seiten der Fehlstelle zum Aufstellen des richtigen Taktsignalschemas um sicherzustellen, daß jedes Verzögerungsglied mit seinem ihm zugeordneten Taktsignal programmiert wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Steuergerät über E/A-Signalports 1 und 2 (58, 60) verfügt, an die die beiden Enden der Taktsignalleitung (47) angeschlossen werden; wobei der E/A-Signalport 2 (60) im Einsatz ein Signal erhält, das vom E/A- Signalport 1 (58) ausgesandt wurde und umgekehrt; gesetzt den Fall, daß kein Fehler in der Taktsignalleitung (47) oder in den entfernt angeordneten Verzögerungsgliedern (16.1...16.6; 1,2...N+2) festgestellt wurde.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Steuergerät (12) über eine Vorrichtung zum Generieren von Takt- und Triggersignalen (28, 40, 44, 116) verfügt, und wobei jedes elektrische Verzögerungsglied so konfiguriert wird, daß es seine ihm zugeordnete elektrische Last nach Ablauf einer voreingestellten Zeitverzögerung aktiviert, sobald das Triggersignal (120) empfangen wurde.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät weiterhin eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stromimpulses (98) enthält, um Stromimpulse (102) zur Stromversorgung jedes Verzögerungsgliedes zu generieren.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Takt-, Trigger und Stromsignale auf separaten und bidirektionalen Takt-, Trigger- und Stromleitungen (47, 62, 64) übertragen werden können, wobei diese zusammen einen Kabelbaum (14) bilden und die Endstücke dieses Kabelbaums (14) an die Ports (20, 22) des Steuergerätes mit seinen E/A-Ports 1 und 2 (58, 60) angeschlossen werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Kabelbaum (14) ebenfalls einen Erdleiter (66) beinhaltet, und wobei jedes Verzögerungsglied (16.1...16.6; 1,2...N+2) parallel zwischen der Trigger- und Signalleitung (62, 64) und dem Erdleiter (66) an das Steuergerät (12) angeschlossen wird und auf diese Weise simultan Strom und Triggersignale (102, 120) vom Steuergerät erhält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abtastvorrichtung eine mikroprozessorgesteuerte Vorrichtung (28, 40) zum Generieren von Signalen beinhaltet, d.h. zum Generieren eines Prüfsignals und zum Übertragen des Prüfsignals von einem der Ports (58, 60) des Steuergerätes (12) zu einem anderen Port (60, 58, 79.1) auf einer der Signalleitungen; und weiterhin beinhaltet eine Prüfsignal-Empfangsvorrichtung (28) zum Feststellen des Auflaufen des Prüfsignals am entgegengesetzten Port, von dem aus es übertragen wurde.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Richtungswahlvorrichtung mit der Abtastvorrichtung eine Funktionseinheit bildet und Teil der mikroprozessorbasierten Routine (28, 40) am Steuergerät (12) ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Überwachungsvorrichtung aus einem Zähler (28) zum Zählen der Anzahl der Taktimpulse besteht, die auf einen der Ports des Steuergerätes (12) auf einer der Signalleitungen auflaufen; weiterhin aus einem Speichermodul (40) zum Ablegen der Anzahl der für einen bestimmten Sprengvorgang benutzten Verzögerungsglieder; sowie aus einer Vergleichsvorrichtung (28) zum Vergleich der Anzahl der gezählten Signale mit der im Speichermodul (40) abgelegten Anzahl der Verzögerungsglieder.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, ebenfalls bestehend aus Sicherheitsvorrichtungen (78, 80, 82, 84, 86, 89) um sicherzustellen, daß die Verzögerungsglieder (16.1...16.6; 1,2...N+2) nicht durch fehlerhafte Signale programmiert oder getriggert werden; wobei diese Sicherheitsvorrichtungen bestehen aus Schaltvorrichtungen (78) zum Trennen der Signalleitungen (62.2, 64.2, 66.2) vom Steuergerät (12) bzw. zum Kurzschließen dieser besagten Leitungen mit dem Erdleiter (66).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schaltvorrichtung (78) über einen motorbetriebenen Läufer (86) aus einer Sicherheitsstellung (87), in der die Signalleitungen (62.2, 64.2, 66.2) vom Steuergerät (12) getrennt und mit dem Erdleiter kurzgeschlossen sind, in eine Freigabestellung verfahren kann, in der die Signalleitungen mit den Ports (58, 60, 79.1) des Steuergerätes (12) verbunden sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Steuergerät mit einer Überwachungsvorrichtung (96, 118) zum Überwachen eines Mikrocomputers (28) ausgestattet ist, der die Funktion des Steuergerätes (12) steuert; und weiterhin mit einer Stromversorgungsvorrichtung (98, 116) zur Stromversorgung der Energie- und Triggersignalleitungen (64, 62), wobei die Überwachungsvorrichtung (96, 118) für den Mikrocomputer die Stromversorgung (98, 116) nur dann aktiviert, wenn der Mikrocomputer (28) vorschriftsmäßig und störungsfrei arbeitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zentrale Steuergerät (12) einen Taktimpulsgenerator (44) zum Erzeugen präziser Taktsignale und eine Meß- und Berechnungsvorrichtung (28) beinhaltet; und wobei jedes Verzögerungsglied (16.1...16.6; 1,2...N+2) einen Generator zum Erzeugen ungenauer Taktsignale (128) enthält, wobei jedes Verzögerungsglied so aufgebaut ist, daß mindestens ein ungenaues Taktsignal (172) als Reaktion auf einen Abfrageimpuls (170) an das Steuergerät zum Berechnen eines Korrekturfaktors durch die Berechnungsvorrichtung (28) übertragen wird, der dann als Taktkalibriersignal an das Verzögerungsglied übermittelt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Generatoren der genauen und ungenauen Taktsignale in Form eines Hilfsoszillators und eines Präzisionsoszillators (128, 44) vorhanden sind, und das Taktsignal (15) in Form eines digitalen Worts (176) vorliegt.

18. Methode zur Aktivierung einer Vielzahl von elektrischen Lasten (18) nach Ablauf vorbestimmter Zeitintervalle in folgenden Schritten:

a) Generieren von Taktsignalen (104) durch ein zentrales Steuergerät, wobei die Taktsignale die Zeitverzögerungen definieren;

b) Bereitstellung einer Vielzahl von entfernt angeordneten elektrischen Verzögerungsgliedern (16.1...16.6; 1,2...N+2), wobei jedes der Verzögerungsglieder mit der dazugehörigen elektrischen Last gekoppelt ist;

c) Anschluß der Verzögerungsglieder in Serie an das zentrale Steuergerät mit Hilfe einer bidirektionalen Taktsignalleitung;

d) Serielle Übertragung der Taktsignale (104) vom zentralen Steuergerät (12) auf der bidirektionalen Taktsignalleitung (47) an jedes der entfernt angebrachten Verzögerungsglieder zwecks ihrer Programmierung; und

e) Auswahl der Übertragungsrichtung der Taktsignale auf der bidirektionalen Taktsignalleitung (147).

19. Methode nach Anspruch 18, wobei hierbei enthalten sind die Prüfung auf Fehler (27, 362) in der bidirektionalen Signalleitung (47) oder in den Verzögerungsgliedern; und - im Falle eines festgestellten Fehlers - das Umleiten oder neue Auswählen der Übertragungsrichtung der Taktsignale (104) auf der bidirektionalen Taktsignalleitung (47) je nach Lokalisierung der Fehlerstelle.

20. Methode nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die ebenfalls beinhaltet die weitere Überwachung der Anzahl der elektrischen Verzögerungsglieder (16.1...16.5; 1,2..N+2), die mit Taktsignalen programmiert wurden; und im Falle einer nicht vorschriftsmäßigen Programmierung mindestens eines der Verzögerungsglieder die Deaktivierung des Steuergerätes (12) und der Verzögerungsglieder sowie den Abbruch des Sprengvorgangs.

21. Methode nach einem der Ansprüche 18 bis 20, die ebenfalls Schritte zur Lokalisierung des Fehlers (27, 362) in Relation zu den Verzögerungsgliedern (16.1...16.6; 1,2...N+2) und die Ermittlung der Anzahl der Verzögerungsglieder auf entgegengesetzten Seiten des Fehlers zwischen Fehler und Steuergerät (12) beinhaltet, um auf diese Weise das korrekte Taktsignalmuster festzustellen und so sicherzustellen, daß jedes Verzögerungsglied mit seinem zugehörigen korrekten Taktsignal programmiert wird.

22. Methode nach einem der Ansprüche 18 bis 21, die weiterhin Schritte zum Generieren eines Triggersignals (120) im zentralen Steuergerät im Anschluß an die Programmierung der Verzögerungsglieder (16.1...16.1;1,2...N+2) sowie die simultane Übertragung des Triggersignals an alle Verzögerungsglieder zum Aktivieren der elektrischen Lasten (18) beinhaltet, nachdem die voreingestellten Zeitverzögerungen abgelaufen sind.

23. Methode nach Anspruch 20, die als weiteren Schritt und vor dem Programmieren der Verzögerungsglieder die Übertragung von Stromsignalen (102) von der zentralen Steuereinheit zur Energieversorgung jedes einzelnen Verzögerungsgliedes beinhaltet.

24. Methode nach Anspruch 21, die als weiteren Schritt die Übertragung der Takt-, Trigger- und Stromsignale auf den jeweiligen bidirektionalen Takt-, Trigger- und Stromsignalleitungen (47, 62, 64) beinhaltet, wobei diese Leitungen zusammen einen Kabelbaum (14) bilden, der am Steuergerät (12) an die separaten E/A-Ports (58, 60) angeschlossen wird.

25. Methode nach Anspruch 24, die die Ausführung eines Erdleiters innerhalb des Kabelbaums (14) beinhaltet, wobei jedes Verzögerungsglied (16.1...16.6; 1,2...N+2) parallel mit der Trigger- und Energiesignalleitung (62, 64) und dem Erdleiter (66) sowie in Serie mit der Taktsignalleitung (47) verbunden ist; ebenfalls beinhaltend, daß jedes Verzögerungsglied seriell Taktsignale (104) vom Steuergerät (12) und zeitgleich Energie- und Triggersignale (102, 120) ebenfalls vom Steuergerät auf der jeweiligen Takt-, Energie- und Triggerleitung (47, 64, 62) empfängt.

26. Methode nach einem der Ansprüche 18 bis 25, die die serielle Übertragung von Taktsignalen (104) von E/A- Signalport 1 oder 2 (58, 60) des Steuergerätes (12) sowie die Überwachung des Fortlaufs der Programmierung der Verzögerungsglieder (16.1...16.6; 1,2...N+2) durch Empfang der Taktsignale an einem Signaleingangsport (79.1) des Steuergerätes (12) beinhaltet; wobei das Nichteintreffen der Taktsignale (104) am Signaleingangsport (79.1) einen Fehler in der Taktsignalleitung anzeigt.

27. Methode nach Anspruch 25, die als vorbereitende Schritte das Isolieren der Signalleitungen (47, 62, 64) vom Steuergerät (12) und ihr Kurzschließen zur Erdleitung (66), die Auswahl eines Taktmusters für die Sprengung am Steuergerät (12), den Anschluß der Signalleitungen an das Steuergerät nach Ablauf einer Sicherheitszeit und die Programmierung der Verzögerungsglieder (16.1...16.6; 1,2...N+2) mit den Taktsignalen (104) vom zentralen Steuergerät (12) entsprechend dem Taktmuster beinhaltet.

28. Methode nach Anspruch (27), die als nachfolgende Schritte das Aufladen der Energiespeicher (136) der Verzögerungsglieder über ein Ladesignal (115) des Steuergerätes auf einer der Signalleitungen, das Triggern der Verzögerungsglieder mit dem Triggersignal (120) des Steuergerätes (12) auf der Triggersignalleitung (62) und direkt danach die Trennung der Signalleitungen (47, 62, 64) vom Steuergerät und ihr Kurzschließen zum Erdleiter (66) beinhaltet.

29. Methode nach Anspruch 28, die weiterhin die Überwachung der Funktion eines Mikrocomputers (28) beinhaltet, der das Steuergerät steuert und eine Generierung der Lade- und Energiesignale (115, 120) auf den Signalleitungen (62, 64) nur dann zuläßt, wenn der Mikrocomputer (28) störungsfrei arbeitet.

30. Methode nach einem der Ansprüche 18 bis 29, die weiterhin die Übertragung mindestens eines ungenauen Taktsignals (172) von einem Verzögerungsglied (16.1...16.6;1,2..N+2) an das Steuergerät (12); die Generierung mindestens eines genauen Taktsignals im Steuergerät (12); die Berechnung eines Korrekturfaktors auf der Basis der relativen Dauer der ungenauen und genauen Taktsignale und die Anwendung dieses Korrekturfaktors auf ein Taktsignal (126) zum Empfang im Verzögerungsglied beinhaltet.

31. Elektrisches Verzögerungsglied (16.1...16.6; 1,2...N+2) zum Aktivieren einer mit dem Verzögerungsglied verbundenen elektrischen Last (18) nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls, wobei das elektrische Verzögerungsglied in Serie mit einer bidirektionalen Taktsignalleitung (47) verbunden und so ausgelegt ist, daß es ein Taktsignal (104) von einem zentralen Steuergerät (12) empfängt, das die vorbestimmte Zeitverzögerung dieses Verzögerungsgliedes festlegt; wobei das elektrische Verzögerungsglied besteht aus:

a) Leitvorrichtung (190, 192; 334) für das erste Taktsignal zur Weiterleitung eines extern eingespeisten Taktsignals, das über eine erste, durch die bidirektionale Taktsignalleitung definierte Route am Verzögerungsglied ankommt;

b) Leitvorrichtung (196, 198; 336) für das zweite Taktsignal zur Weiterleitung eines Taktsignals, das über eine zweite, alternative Route am Verzögerungsglied ankommt; wobei diese Route durch die bidirektionale Taktsignalleitung (47) definiert wird

Die Leitvorrichtungen für das erste und zweite Taktsignal arbeiten im Signal-Speicher-Modus, wobei die Speicherung eines Taktsignals (104) im Verzögerungsglied möglich ist, und im Signal-Bypass-Modus, wobei ein weiteres Taktsignal am Verzögerungsglied vorbeiläuft.

32. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 31, wobei die Leitvorrichtungen für das erste und zweite Taktsignal weiterhin auch in einem Signal-Blockier-Modus betreibbar sind und auf diese Weise den Durchlauf von Taktsignalen durch oder auf das Verzögerungsglied verhindern.

33. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 oder 32 mit Vorrichtungen zur Richtungswahl (126, 191, 197, 348) zur selektiven Freigabe der Leitvorrichtung für das erste oder das zweite Taktsignal, wodurch der Empfang der Taktsignale auf der ersten oder der zweiten Route möglich wird.

34. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche (31) bis (33) mit Vorrichtungen zur Steuerung der Speicherung des Taktsignals (126, 240) zur Ermöglichung des Speicherns eines Taktsignals, wenn die Leitvorrichtung für das erste oder zweite Taktsignal im Signal- Blockier-Modus arbeitet; und zum Verhindern der Speicherung eines nachfolgenden Taktsignals, das an das Verzögerungsglied übertragen wird.

35. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 bis 34 zum Empfang eines Triggersignals (120) vom zentralen Steuergerät (12) zum Aktivieren der mit dem Verzögerungsglied verbundenen elektrischen Last (18) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Empfang des Triggersignals.

36. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 bis 35 mit Vorrichtungen zur Fehlererkennung (218, 220; 328, 352, 353, 338) zum Ermitteln eines Fehlers (27) in der bidirektionalen Taktsignalleitung (14), mit der das Verzögerungsglied im Betrieb im Normalfall seriell verbunden ist.

37. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 36, wobei die Vorrichtung zur Fehlererkennung den Empfang eines Taktsignals in einer Richtung verhindert, in der der Fehler (27, 362) aufgespürt wurde.

38. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 33, wobei die Vorrichtung zur Richtungswahl auf ein Richtungsauswahlsignal (234, 316) anspricht, das über die erste oder zweite Route auf der bidirektionalen Taktsignalleitung eingeht.

39. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 bis 38, wobei ein elektrisches Verzögerungsglied erste und zweite Anschlüsse (A, B) hat, die in Serie mit einer bidirektionalen Taktsignalleitung verbunden sind.

40. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 bis 39, wobei jede der Leitvorrichtungen für das erste und zweite Taktsignal mindestens zwei gesteuerte Schalter (190, 192 und 196, 198; 334, 340 und 336, 338) aufweist, wobei diese gesteuerten Schalter so angeordnet sind, daß sie im Zusammenspiel in mindestens drei Zuständen operieren, entsprechend der Betriebsarten Signalspeicherung, Signalumleitung und Signalblockierung.

41. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 40, wobei die beiden gesteuerten Schalter in Form eines Paares unidirektionaler Puffer (190, 192); 196, 198) vorliegen, die in Serie miteinander verbunden sind und Signale annehmen, die in der ersten oder zweiten Richtung laufen.

42. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 bis 39, wobei die Leitvorrichtungen für das erste und zweite Signal zusammen eine bidirektionale Pufferschaltung (124, 302) bilden, die aus mindestens zwei Paaren entgegengesetzt angeordneter unidirektionaler Speicher (190, 192 und 198; 334, 340 und 336, 338) besteht, die in Antiparallelschaltung miteinander verbunden sind.

43. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 40, wobei jeder der beiden gesteuerten Schalter einen ersten gesteuerten Schalter (334, 336) beinhaltet, der einen ersten Spannungspegel an einem von zwei Anschlüssen des Verzögerungsgliedes hält und auf diese Weise den Empfang eines Taktsignals an diesem Anschluß ermöglicht; sowie einen zweiten gesteuerten Schalter (340, 338), der einen zweiten Spannungspegel hält und die Weiterleitung eines Taktsignals zwischen zwei Anschlüssen ermöglicht, wobei der Ausgang des zweiten gesteuerten Schalters (340, 338) zumindest zum Teil durch den ersten Spannungspegel bestimmt wird.

44. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 43, wobei der erste gesteuerte Schalter in Form eines Transistors (334, 336) vorliegt, der in Serie mit einem Widerstand (334, 336) verbunden ist, um den Spannungspegel eines der Anschlüsse zu heben, und der zweite gesteuerte Schalter in Form eines Transistors vorliegt (340, 338), der den anderen Anschluß mit Masse verbinden soll.

45. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 33, wobei die Vorrichtung zur Richtungswahl die Vorrichtung zur Steuerung des ersten und zweiten Taktsignals so setzt, daß Taktsignale empfangen werden, die nur in der Richtung laufen, die durch ein Richtungswahlsignal (234, 316) festgelegt wurde.

46. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 34, wobei die Steuervorrichtung zur Speicherung des Taktsignals so arbeitet, daß die Speicherung eines Taktsignals im Verzögerungsglied erfolgen kann, und daß die Speicherung nachfolgender Taktsignale in der Speichervorrichtung verhindert wird, nachdem die Leitvorrichtung für das erste oder zweite Taktsignal im Signal-Speicher- Modus gearbeitet hat.

47. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 35 mit Ladungsspeichervorrichtung (136) zum Empfang eines Ladungsspeichersignals von der zentralen Steuereinheit, wobei der Ladungsspeicher (136) so geschaltet ist, daß er nach Eingang des Triggersignals (120) das Verzögerungsglied mit Energie versorgt und die elektrische Last (18) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit im Anschluß an den Eingang des Triggersignals (120) aktiviert, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung durch das Taktsignal (176) vom Steuergerät (12) bestimmt wird.

48. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 31 bis 47; ferner bestehend aus:

a) ungenauer Taktgeber (128) zum Generieren eines ungenauen Taktsignals (172);

b) Übertragungsvorrichtungen (46, 47) zum Übertragen des ungenauen Taktsignals (172) von dem Verzögerungsglied an das zentrale Steuergerät als Reaktion auf ein Abfragesignal (170) von der zentralen Steuereinheit (12);

c) Leitvorrichtungen (190, 192, 196, 198) zum Weiterleiten eines Taktkalibriersignals (176) von der zentralen Steuereinheit (12), wobei das Taktkalibriersignal dadurch abgeleitet wird, daß das ungenaue Taktsignal (172) gemessen und mit einem genauen Taktsignal im zentralen Steuergerät verglichen wird;

d) Speichervorrichtung (166) zum Speichern des Taktkalibriersignals (176); und

e) Zählervorrichtung (168) zur Generierung der vorbestimmten Zeitverzögerung aus dem Taktkalibrierungssignal (176) und der ungenauen Taktvorrichtung (128).

49. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 48, wobei die Leitvorrichtungen so gesetzt werden, daß sie im Signal-Speicher-Modus für die Speicherung des Taktkalibriersignals in der Speichervorrichtung und im Signal- Bypass-Mode arbeiten, damit ein anderes Kalibriersignal (182) das Verzögerungsglied (16.1) übergeht und das nächste der in Serie geschalteten Verzögerungsglieder (16.2) programmieren kann.

50. Elektrisches Verzögerungsglied nach Anspruch 48 oder 49, wobei das Taktkalibriersignal aus einem digitalen Wort (176) besteht und die Speichervorrichtung ein Schieberegister (166) und die Zählvorrichtung einen Zähler (168) beinhaltet, der das digitale Wort (176) vom Schieberegister erhält, wobei der Zähler einen Schalter (162) betätigt, der die elektrische Last mit einer Ladungsspeichervorrichtung (136) verbindet, nachdem das vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist.

51. Elektrisches Verzögerungsglied nach einem der Ansprüche 48 bis 50, wobei die Leitvorrichtung aus einem eingangsgesteuerten Schalter (190, 196) und einem ausgangsgesteuerten Schalter (192, 198) besteht, die in Serie über einen internen Bus (188, 194) miteinander verbunden sind; weiterhin aus Vorrichtungen zur Fehlererkennung (218, 220) zum Feststellen von falschen Signalen auf dem Taktsignalpfad, sowie Sperrvorrichtungen (200, 204, 191), die auf die Vorrichtungen zur Fehlererkennung reagieren und den Durchgang von Signalen durch den internen Bus (188, 194) durch Offenhalten der eingangs- und ausgangsgesteuerten Schalter blockieren.

52. Methode nach Anspruch 18, welche als weitere Schritte beinhaltet:

a) Adressieren eines ersten Verzögerungsgliedes (16.1) mit einem Abfragesignal (170) vom zentralen Steuergerät (12);

b) Übertragen eines ungenauen Taktsignals (172) vom ersten Verzögerungsglied (16.1) zum zentralen Steuergerät als Antwort auf das Abfragesignal;

c) Generieren eines genauen Taktsignals im zentralen Steuergerät;

d) Errechnen eines Taktkalibriersignals (176) auf Basis der vergleichenden Messung des ungenauen und genauen Taktsignals im zentralen Steuergerät;

e) Übertragen des Taktkalibriersignals (176) an das Verzögerungsglied (16.1) und Speichern des Taktkalibriersignals im Verzögerungsglied; und

f) Wiederholen der Schritte a) bis e) mit den nachfolgenden Verzögerungsgliedern (16.2...16.6), bis alle angeschlossenen Verzögerungsglieder programmiert worden sind.

53. Methode nach Anspruch 52, die als nachfolgenden Schritt ebenfalls die Ableitung der vorbestimmten Zeitverzögerungen der Verzögerungsglieder durch Aufgabe des in jedem Verzögerungsglied gespeicherten Kalibriersignals (176) auf das dazugehörige ungenaue Taktsignal (172) beinhaltet.

54. Methode nach Anspruch 52 oder 53, die vor dem Programmieren eines Verzögerungsgliedes ebenfalls den Betrieb des Verzögerungsgliedes (16.1) im Signal-Speicher-Modus und die Übermittlung des Taktkalibriersignals (176) in das Verzögerungsglied beinhaltet; sowie nach dem Programmieren des Verzögerungsglieds den Betrieb des Verzögerungsglieds im Signal-Bypass-Modus beinhaltet, in dem das vom zentralen Steuergerät (12) übertragene Abfragesignal (170) und das Kalibriersignal (176) das Verzögerungsglied (16.1) umgehen und auf diese Weise das nächste Verzögerungsglied (16.2) abgefragt und programmiert wird.

55. Methode nach einem der Ansprüche 52 bis 54, die weiterhin die Überwachung einer Reihe der elektrischen Verzögerungsglieder (16.1...16.6) beinhaltet, die mit den besagten Taktkalibrierungssignalen (176) programmiert wurden, indem am zentralen Steuergerät (12) die von den Verzögerungsgliedern übertragenen ungenauen Taktsignale (172) erfaßt werden und die Aktivierungsprozedur abgebrochen wird, sobald mindestens eines der Verzögerungsglieder nicht vorschriftsmäßig programmiert worden ist.

56. Methode nach einem der Ansprüche 52 bis 55, wobei die Kalibriersignale aus digitalen Wörtern (176, 182) bestehen und die Methode weiterhin die serielle Übertragung der digitalen Wörter auf dem Kabelbaum (14) und das Eintakten der digitalen Wörter in die Verzögerungsglieder mit Hilfe der Periode des ungenauen Taktsignals (174) eines Verzögerungsgliedes (16.1...16.6) beinhaltet, in das ein digitales Wort gespeichert werden soll.