CS236997B1 - Zapojení obvodu pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení - Google Patents

Abstract

Zapojení obvodu pro ošetření mikro-· počítače při výpadku napájení. Signál o stavu napájecího napětí přeruší chod mikropočítače. Vytváří se také stavový signál indikující nadále, že došlo k výpadku napájení. Po odměření určité doby se vydá signál pro blokování paměti a signál pro trvalé blokování mikropočítače. Po opětném náběhu napájení se odměří doba náběhu napájecího napětí do předepsaných tolerancí a potom se zruší blokovací signál mikropočítače. Stavový signál lze použít pro rozhodnutí o dalších akcích mikropočítače. Současně se automaticky zruší i signál o blokování paměti. , Vynález se využije v automatizačni a řídicí technice při stavbě mikropočítačů, i u kterých se požaduje s ohledem na chaI rakter řízení definovaný chod po výpad- ! ku napájení.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení a je určen pro mikropočítačové systémy řídící technologické procesy v reálném čase·

U mikropočítačů, které řídí technologické procesy, obráběcí stroje apod·, se často požaduje, aby byl systém po výpadku napájení zajištěn tak, že nedojde v důsledku chybného řízení k havárii řízené technologie nebo stroje. Často se navíc požaduje, aby po opětném zapnutí napájení pracoval celý systém tak, jako by k přerušení napájení nedošlo, to znamená, aby například obrábění u obráběcího stroje pokračovalo úspěšně dál. Známá zapojení pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení používají složité Integrované obvody vyráběné technologií CMOS, které jsou obtížně dostupné a drahé. Další nevýhodou je, že tato zapojení nejsou chráněna proti zákmitům a kolísání úrovně signálu · výpadku napájení, což vede ke složité programové obsluze a k prodloužení času obsluhy. Nevýhodou známých zapojení je to, že návaznému mikropočítači neposkytují potřebný signál ochrany paměti.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení obvodu pro ošetření systému při výpadku napájení podle vynálezu·

Jeho podstata spočívá v tom, že spouštěcí svorka zapojení je spojena s nastavovacím vstupem prvního klopného obvodu, se spouštěcím vstupem monostabilního obvodu a se spouštěcím vstupem časovače. Výstup časovače je spojen s tvarovacím vstupem tvarovacího obvodu, jehož výstup je spojen s výstupem monostabilního obvodu, se signální výstupní svorkou zapoj ení a se signálním vstupem oddělovacího obvodu

- 2 236 997

Blokovací výstup oddělovacího obvodu je spojen.«s blokovací výstupní svorkou zapojení. První nulovací svorka zapojení je spojena s nul ovacím vstupem prvního klopného obvodu» jehož přerušovací výstup je spojen s přerušovací výstupní svorkou zapojení a s nastavovacím vstupem druhého klopného obvodu, jehož výstup je spojen se stavovou výstupní svorkou zapojení. Druhá nulovací svorka zapojení je spojena s nulováním vetupem druhého klopného obvodu.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že dává předpoklady pro snadné vytvoření jednoduchého systému ochrany mikropočítače při výpadku napájení. Signál o výpadku napájení, generovaný napájecím zdrojem,může zakmitóvat nebo kolísat, ale obvod ochrany mikropočítače při výpadku napájení zajistí bezchybnou činnost celého systému mikropočítače Další výhodou je, že obvod vytváří vhodně časovaný signál pro ochranu paměti před chybným čtením a zápisem, takže při výpadku napájení se v paměti uchovají neporušené informace, které tam byly uloženy před výpadkem napájení. Mikropočítač tak může po obnoveném napájení pokračovat v bezchybné činnosti tam, kde byla jeho činnost přerušena. Výhodné je i to, že programová obsluha výpadku napájení v mikropočítači je díky těmto signálům jednoduchá a tudíž i rychlá. Zapojení používá běžné a levné tranzistory což výsledný systém činí jednoduchým a levným. Vzhledem k malému objemu lze obvod pro ochranu systému při výpadku napájení umístit přímo na desku paměti s malým odběrem proudu, která se napájí z^- akumulátoru nebo z baterie, což činí výsledný systém malý, jednoduchý a nenáročný na propojování.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn v blokovém schéma na připojeném výkresu*

Jednotlivé bloky zapojení v příkladu konkrétního provedení je možno charakterizovat takto. PrVní klopný obvod i je vytvořen jako běžný klopný obvod typu D.

- 3 236 997

Může být napájen z běžného zdroje a slouží k dočasnému zapamatování přerušovacího signálu pro mikropočítač.

Druhý klopný obvod 2 je vytvořen jako tranzistorový klopný obvod napájený z baterie. Slouží k uchování stavu napájecího zdroje, podle kterého provádí mikropočítač další akce. Monostabilní obvod 4 3® vytvořen jako integrovaný monostabilní obvod. Napájí se ze zdroje a slouží k odměření doby cca 4 msec. Tvarovací obvod je vytvořen jako Schmidlňv klopný obvod. Slouží k vytvarování vstupního průběhu. Časovač 4 je vytvořen jako tranzistorový časovači obvod. Slouží k odměření cca 100 msec. což činí 5 period sííového kmitočtu. Oddělovací obvod £ je vytvořen jako tranzistorový sledevač. Slouží pro generování signálu ochrany paměti.

Zapojení jednotlivých bloků obvodu pro ošetření mikropočítače při výpadku napájení je provedeno takto.

Spouštěcí svorka 01 zapojení je spojena s nastavovacím vstupem 11 prvního klopného obvodu 1, se spouštěcím vstupem 31 monostabilního obvodu 2 ^a ®® spouštěcím vstupem 41 časovače 4. Výstup 42 časovače jé spojen s tvarovačím vstupem 51 tvarovačího obvodu 2· Výstup 52 tvarovacího obvodu 2 j® spojen s výstupem 32 monostabilního obvodu 4» se signální výstupní svorkou 06 zapojení a se signálním vstupem 61 oddělovacího obvodu 6. Blokovací výstup 62 oddělovacího obvodu 6 je spojen s blokovací výstupní svorkou 07 zapojení. První nulovací svorka 02 zapojení je spojena s nulovacím vstupem 12 prvního klopného obvodu 1, jehož přerušovací výstup 13 je spojen s přerušovací výstupní svorkou 03 zapojení a s nastavovacím vstupem 21 druhého klopného obvodu 2. Výstup 23 druhého klopného obvodu 2 je spojen se stavovou výstupní svorkou 04 zapojení. Druhá nulovací svorka 05 zapojení je spojena s nulovacím vstupem 22 druhého klopného obvodu 2«

238 997

- 4 Zapojení obvodu po ošetření mikropočítače při výpadku napájení pracuje takto· Z napájecího zdroje mikropočítače, který není na výkresu zakreslen, přichází na spouštěcí svorku 01 zapojení signál o stavu napájení mikropočítače.

V případě poklesu střídavého napájecího napětí zdroje se změní úroveň spouštěcího signálu, což způsobí překlopení prvního klopného obvodu X· Ha přerušovacím výstupu 13 prvního klopného obvodu 1 se vydá signál přerušení indikující počátek výpadku napájení systému. Tento signál způsobí jednak přes přerušovací výstupní svorku 03 zapojení přerušení chodu programu mikropočítače, a to obvykle na nejvyšší, dále již nepřerušitelné úrovni. Současně tento signál překlopí přes nastavovací vstup 21 druhý klopný obvod 2 tak, že na stavové výstupní svorce 04 zapojení je stavový signál indikující, že došlo k výpadku napájejí. Spouštěcím signálem o výpadku napájení se ze spouštěcí svorky 01 zapojení spustí též přes spouštěcí vstup 31 monostabilní obvod 2· Monostabilní obvod 2. P° době cca 4 msec., což odpovídá době, kdy napájecí zdroj jeětě po odpojení síňového napětí dodává stejnosměrná napětí v předepsanýoh tolerancích, vydá na svém výstupu 32 přes signální výstupní svorku 06 zapojení nulovaci signál. Tento nulovaci signál blokuje činnost všech obvodů mikropočítače včetně zablokování procesoru, nulovaci signál se současně vede přes oddělovací obvod 6 i na blokovací výstupní svorku οχ zapojení, kde slouží jako signál pro blokování činnosti všech datových pamětí systému. To znamená, že zabraňuje čtení i zápisu. V době zmíněných 4 msec. mikropočítač v rámci obsluhy popsaného přerušení ukládá všechna důležitá data a obsahy registrů de zvláštní paměti mikropočítače. Tato zvláštní paměí se napájí z akumulátoru nebo z baterie. Obsluha výpadku napájení je zkončena a po uplynutí cca 4 msec se systém nul ovacím signálem ze signální výstupní svorky 06 trvale nuluje.

- 5 236 997

Při náběhu střídavého napětí změní při dosažení určitého napětí signál na spouštěcí svorce 01 zapojení opět hodnotu na původní, což indikuje zahájení ošetření sýstému při náběhu napájení. V úvodu obsluhy náběhu napájení provede mikropočítač vynulování prvního klopného obvodu 1 přes první nulovací svorku 02 zapojení. Změna spouštěcího signálu spustí časovač £. Jeho výstupní signál se vytvaruje v tvarovacím obvodu 2* Tvarovací obvod % odměří dobu cca 100 msec, která překrývá dobu, než stejnosměrná napájecí napětí generovaná napáječem se dostanou do předepsaných tolerancí. Po tuto dobu je mikropočítač z výstupu 52 tvarovacího obvodu £ přes signální výstupní svorku 06 zapojení nadále nulován. Po ukončení nulovacího signálu zahájí mikropočítač svoji činnost opět od definované adresy, tj. obvykle od počáteční nulové adresy. V rámci obsluhy náběhu systému zjistí mikropočítač stav signálu na stavové výstupní svorce 04 zapojení. Provádí-li se zmíněné zahájení činnosti po předchozím výpadku napájení, provede mikropočítač příslušné akce, kdy obnoví stavy datových pamětí a registrů na hodnoty jaké byly před výpadkem tím, že příslušné údaje načte z paměti, která se napájí z baterie, kde údaje byly po dobu výpadku napájení‘uchovány. Zahajuje-li se činnost stiskem centrálního nulovacího tlačítka mikropočítače, potom se tímto signálem přes druhou nulovací svorku 05 zapojení vynuluje druhý klopný obvod 2. Mikropočítač po přečtení opačného stavu signálu ze stavové výstupní svorky 04 zapojení provádí celkový úvodní sled instrukcí a spuštění systému. Monostabilní obvod Jj), časovač £ a oddělovací obvod 6 jsou řešeny tak, že dávají na svých výstupech signál, který nezpůsobí chybnou funkci ani v případě vybití baterie, ale trvale systém biékújí. Spolu s tvarovacím obvodem £ zajištují tyto obvody i provedení popsaných činností při zákmitech nebo při kolísání úrovně spouštěcího

- 6 238 997 signálu na spouštěcí svorce 01 zapojení, takže nemůže nikdy dojít k chybné činnosti.

Vynálezu se využije v automat!začni technice při stavbě mikropočítačů, určených pro řízení strojů nebo procesů, u nichž dočasný výpadek napájení nesmí způsobit havárii či poruchu systému, ale ani znehodnocení či poškození výrobku, tj. všude tam, kde po obnovení napájení musí mikropočítač pokračovat v činnosti tam, kde byla přerušena.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU dvulioýeítfée*' ^{236 997}

   Zapojení obvodu pro osetřeníK’* ' při výpadku napájení, vyznačující se tím, že spouštěcí svorka (01) zapojení je spojena s nastavovacím vstupem (11) prvního klopného obvodu (1), se spouštěcím vstupem (31) monostabilního obvodu (3) a se spouštěcím vstupem (41) časovače (4), jehož výstup Á42) je spojen s tvarovacím vstupem (51) tvarovac ího obvodu (5 ), j ehož výstup (52) je spojem a výstupem (32) monostabilního obvodu (3), so signální výstupní svorkou (06) zapojení a se signálním vstupem (61) oddělovacího obvodu (6), jehož blokovací výstup (62) je spojen s blokovací výstupní svorkou (07) zapojení, jehož první nulovací svorka (02) je spojena s nul ovacím vstupem (12) prvního klopného obvodu (1), jehož přerušovací výstup (13) je spojen s přerušovací výstupní svorkou (03) zapojení a s nastavovacím vstupem (21) druhého klopného obvodu (2), jehož výstup (23) je spojen se stavovou výstupní svorkou (04) zapojení jehož druhá nulovací svorka (05) je .spojena s nulovacím vstupem (22) druhého klopného obvodu (2)·