DE2828285B2

DE2828285B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und Verarbeitung elektrischer Impulse

Info

Publication number: DE2828285B2
Application number: DE2828285A
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(Grad.) 8500 Nuernberg Arnold; Josef 8501 Grossschwarzenlohe Neubauer
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1980-05-14
Also published as: US4263590A; JPS556284A; GB2024467B; FR2430136A1; DE2828285A1; FR2430136B1; DE2828285C3; JPS6026477B2; GB2024467A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine elektromechanische Vorrichtung zur Erzeugung

v> und Verarbeitung elektrischer Impulse für die Einstellung oder Korrektur einer elektronischen Digitalanzeige mittels eines Impulsgenerators, welcher aus einem Impulsgeber und einem Impulskollcktor besteht, wobei durch den Impulsgeber, der mehrere im-

wi pulserzeugende Elemente aufweist, die vornehmlich in regelmäßigen Abständen in einer Kreisbahn bezüglich einer Drehachse angeordnet sind, mehrere mit den impulserzeugenden Elementen zusammenwirkende elektrische Kontakte schließbar sind, die den

hi Impulskollektor bilden, die zueinander zeitlich versetzte, sich jedoch überdeckende Impulse erzeugen, deren Frequenz der Rclativgeschwindigkeit zwischen Impulsgeber und -kollektor proportional und deren

Phasenlage - Vor- bzw. Nacheilung - von der relativen Drehrichtung zwischen Impulsgeber und -kollektor abhängig ist.

Ein älterer Vorschlag (Patentanmeldung P 2658 105) beinhaltet eine Vorrichtung der obenerwähnten Art, bei welcher zwischen die Ausgänge eines Impulsgenerators und eines elektrischen Zählers zur Kennung der Drehrichtung der Impulsgeneratorachse eine Elektronikbaugruppe, bestehend aus zwei Flip-Flops, geschaltet ist.

Durch die beiden Kontakte bzw. Kontaktreihen des Impulskoiiektors, die von den impulsgebenden Elementen beaufschlagt werden, werden zeitlich versetzte, sich jedoch überdeckende Impulse erzeugt. Die Richtungskennung der Drehachse erfolgt über zwei Flip-Flops, die je nach Vor- bzw. Nacheilung der jeweiligen Impulsanstiegsflanke durchgeschaltet werden und den Zählimpuls in den der Drehrichtung entsprechenden Zähler einspeichern. Die beiden Abstiegsflanken eines jeden am Ausgang des Impulsgcnerators erscheinenden Impulspaares werden also nach ihrer Phasenlage analysiert, dann wird durch das nachgeschaltcte Flip-Flop der entsprechende Zählereingang aktiviert und in den Zähler für dieses Pulspaar ein Zählimpuls eingegeben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführunganzugeben, das die bekannte Vorrichtung dahingehend verbessert, daß die zwischen Impulsgenerator und Anzeige eingeschaltete Elektronikbaugruppe insgesamt durch einen Mikroprozessorbaustein ersetzt werden kann. Dieses Bauelement wird in verschiedensten Ausführungen als Massenferiigungstcil am Markt angeboten und kann alle für die obige Vorrichtung notwendigen Funktionen, d. h. die ι Zählrichtungskennung, die Zählung der Impulse, die Takt ung des Zählers, die Dekodierung der Ausgangssignale des Zählers sowie die Speicherung weiterer Informationen, z. B. Weck- und Alarmfunktionen, in hochintegrierter Bauweise erfüllen. ι

Die Verwendung des im Stande der Technik für diskrete Bauelemente beschriebenen Funktionsablaufes für die Dateneingabe zur Einstellung einer elektronischen Digitalanzeige mit Hilfe eines Mikroprozessors erscheint nicht zweckmäßig, denn dieser ι Funktionsablauf mit nur je einem Zählimpuls pro Impulspaar und der Drehrichtungskennung durch die Phasenlage der Anstiegsflanke der beiden Impulse mittels zweier »Flip-Flops« würde im Mikroprozessor zu viele Taktschritte in Anspruch nehmen, d. h. die -, Einzählgeschwindigkeit von Impulsen in den Zähler würde herabgesetzt.

Durch die Erfindung soll entweder die Eingabegeschwindigkeit bei gleichbleibender Anzahl der impulserzeugenden Elemente erhöht werden oder aber -, die Anzahl der impulserzeugenden Elemente des Impulsgebers zum Zwecke der Verkleinerung dieses Bauteils bei seiner Verwendung z. B. in einer Armbanduhr, bei Erhaltung der Eingabegeschwindigkeit verringert werden. ,,,

Diese Aufgabenstellung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Untcranspriichen.

Die Patentanmeldung P 27 2671 1 (vgl. die DE-C)S „■ 2726711) beschreibt bereits eine Einrichtung zum Eingeben von Daten in eine vorzugsweise mit einer Digitalanzeige versehene elektronische Baueinheit, beispielsweise zum Verstellen einer Uhr, mit einem Vorwärts- und einem Rückwärtszähler, wobei ein Oszillator mit variabler Frequenz eingangsseitig mit einem Eingabeelement und ausgangsseitig mit dem

• Vorwärts- und Rückwärtszähler verbunden ist, der Bestandteil eines Mikroprozessors ist. Der Zählerstandwird für eine elektronische Digitalanzeige dekodiert.

Anhand der Zeichnungen wird im folgenden die

Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Impulsgenerator mit einer digitalen Anzeigevorrichtung und dem dazwischenliegenden Mikroprozessor;

Fig. 2 zeigt übereinander den zeitlichen Verlauf

> zweier Impulszüge am Ausgang des Impulsgenerators; Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild mit der in der zentralen Steuereinheit enthaltenen Taktungs- und Vergleichervorrichtung.

Zunächst wird anhand der Fig. 1 die Vorrichtung

ι zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung und Verarbeitung elektrischer Impulse für die Einstellung oder Korrektur einer elektronischen Digitalanzeige mittels eines Impulsgenerators erläutert.

Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Vor-

. richtungeinen Impulsgenerator 1 und ein Elektronikbauteil, nämlich einen Mikrocomputer auf, der zwischen die Ausgänge des Impulsgenerators 1 und eine elektronische Digitalanzeige 9 eingeschaltet ist.
Dieser Baustein enthält einen ersten und einen

ι zweiten programmierbaren Speicher 3 und 4 (Sehreib-Lese-Speicher), einen Festspeicher 5 (z. B. ROM), ein Koinzidenzglied 6 zum Vergleich der Speicherinhalte 3, 4 mit dem Inhalt des Speichers 5, einen Zähler 7 sowie einen Dekoder 8 zur Umsetzung der Ausgangssignale des Zählers 7 in Signale, die für eine mehrstellige 7-Segmentanzeigc verwendbar sind. Der Funktionsablauf bei Betätigung des Impulsgebers kann wie folgt beschrieben werden. Bei Drehung der Impulsgeneratorachse 10 wird von den impulserzeugenden Elementen 11 ein Impulskollekior mit Kontakten 12, 12' so betätigt, daß bei jedem Impulswechsel am Ausgang des Impulsgenerators 1 zwei Spannungswerte vorliegen. Die sich daraus ergebende binäre Information pro Impulswechsel in Form eines !mpulspaares wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren in den programmierbaren Speicher 3 eingeschrieben. Im Speicher 4 ist die binäre Information in Form eines Impulspaares abgelegt, die den Spannungswerten entspricht, die vor dem letzten Impulswechsel am Ausgang des Impulsgenerator anlagen. Zur Erläuterung dieses Vorganges sei auf die Fig. 2 verwiesen.

In ihr ist der zeitliche Impiilsverlauf an den Ausgängen des Impulsgenerators 1 dargestellt. Durch f, bis (₄ sind 4 Abschnitte auf der Zeitachsc gekennzeichnet.

Beim dargestellten Beispiel liegen zum Zeitpunkt /, am Ausgang des Generators die binären Informationen als Impulspaar 00 an, zum Zeitpunkt i, K), zum Zeitpunkt /, 11 und zum Zeitpunkt l_A 01. Diese vier Impulswertepaare kehrer, bei Drehung der Impulsgeneratorachse in einer Richtung zyklisch wieder. Am Ausgang des Impulsgenerators liegen z. B. vor einem Impulswechscl die Infoimation 01, entsprechend Zeitpunkt t_r Bei Drehung der Generatorachsc in der einen Richtung erscheint am Ausgang als nächste Information die Kombination 00, in der anderen Richtung die Kombination 1 I.

Somit lassen sich Zifferngruppen festlegen, die einer bestimmten Drehrichtung der Impulsgencratorachse eindeutig zuzuordnen sind.

Die Zifferngruppen 0010, 1011, 1101, OKK) entsprechen somit der einen Dichrichtung (z. B. der Richtung »vorwärts«) die Gruppen 1000, 11 10, 01 1 1, 0001 entsprechen der anderen Drehrichtung (»rückwärts«).

Die im Speicher 4 vor dem Impulswechsel und die im Speicher 3 nach dem Impulswechsel abgelegten Impulsinformationen werden gemäß dem Verfahren zu einer 4-Ziffernkombination zusammengefaßt. Im Festspeicher 5 befinden sich alle möglichen Zahlenkombinationen, die am Ausgang des Impulsgenerators erscheinen können, vier entsprechen gemäß obiger Definition der Vorwärtsdrehrichtung, weitere vier der Rückwärtsdrehrichtung; diese Zahlenkombinationen werden mit den am Ausgang des Generators anliegenden Informationen verglichen.

Bei Koinzidenz einer dieser Zahlenkombinationen mit der am Ausgang des Generators erscheinenden und in den Speichern 3 und 4 eingespeicherten Informationen wird ein Zählimpuls in den Zähler eingegeben, wobei der der Zahlenkombination entsprechende Vorwärts- oder Rückwärts-Zähleingang aktiviert wird.

Anschließend wird der resultierende Zählerstand für eine elektronische Digitalanzeige dekodiert.

Der Inhalt des Speichers 3 wird dann in den Speicher 4 umgeschrieben. Dieser Speicher enthält somit wieder ein digitales Wertepaar, das mit einem neuen, nach dem nächsten Impulswechsel an den Generatorausgängen erscheinenden Wertepaar, welches in den Speicher 3 eingeschrieben wird, zusammengesetzt werden kann. Die Reihenfolge ist vertauschbar.

Durch den beschriebenen Ablauf - Einspeicherung der Neu-Alt-Zahlenzustände, Abfragen der Speicherinhalte und Vergleich mit fest abgelegten Vorwärts-Rückwärtszählinformationen - wird die Verwendung eines Mikroprozessors für die Zählrichtungskennung möglich. Durch die Tatsache, daß diese Kennung bei jedem Impulswechsel, d. h. bei jedem an den Ausgängen des Impulsgenerators neu erscheinenden Zustand erfolgt, wird die Eingabegeschwindigkeit um einen Faktor 4 bei gleichbleibender Anzah der impulserzeugenden Elemente des Impulsgenera tors erhöht, denen die Anordnung und das Verfahren die in der Patentanmeldung P 2658 105 beschriebei ■· sind, gestattet lediglich einen Einzählvorgang pro im pulspaar gegen jetzt je 1 Zählvorgang an jeder Impulsflanke, d. h. vier Zählvorgänge bei jedem Paai von zeitlich versetzten, sich jedoch überdeckendei Impulsen.

in Aufgrund dieser vorteilhaften Aufschlüsselung dei vorliegenden Impulsinformation ist die Verringerung der Anzahl der impulsgebenden Elemente am Generator, d. h. die Reduzierung der Baugröße des Generators selbst, ermöglicht, die bei Verwendung diese:

i"> Vorrichtung in einem sehr kleinen Gerät, z. B. eine: Armbanduhr notwendig ist.

In der Fig. 3 ist nochmals der erfindungsgemäßi Aufbau der Vorrichtung zur direkten Eingabe vor Impulsgeneratorsignalen für die Einstellung bzw

-'<> Korrektur einer elektronischen Digitalanzeige aufgeführt.

Die beiden Speicher 3 und 4 (RAM) sind über eine 4-Bit-Leitung 16 mit Vergleichereinheiten, Äquivalenzgliedern 15, 15« verbunden, die zusammen mil

.'j den den Programmablauf steuernden Vorrichtunger 13 (Taktgeber) und 14 (modulo-4-Zähler) die zentrale Steuereinheit 6 des Mikroprozessors 2 bilden Die 4 X 4-Bit-Vorwärtsinformationen und die 4 x 4-Bit-Rückwärtsinformationen sowie die 8X4-

j(i Bit-»nicht zählene-Informationen werden über zwe 4-Bit-Leitungen 17 ebenfalls in die 4-Bit-Vergleichereinheiten 15 bzw. 15a eingegeben.

Bei Übereinstimmung aller vier Stellen eines dei 4-Bit-Wörter mit den vier Stellen der aus den Inhaltei

π der Speicher 3 und 4 zusammengesetzten 4-Bit-Information aktiviert eine der beiden Vergleichereinheiten 15,15o den der Information »vorwärts« bzw »rückwärts« an ihrem Ausgang nachgeordneten Eingang des Zählers 7.

■ι» Durch einen Taktgeber 13 und einen Modulo 4-Zähler 14 werden über Steuerleitungen 18 die Adressen aus den Speichern 3,4 und 5 abgerufen. Ein- und Umspeichervorgänge ausgelöst sowie der Vorwärts-Rückwärtszähler getaktet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung und Verarbeitung elektrischer Impulse für di-, Einstellung bzw. Korrektur einer elektronischen Digitalanzeige mittels eines Impulsgenerators, der durch Verdrehung eines Impulsgebers gegen einen Impulskollektor mindestens zwei zeitlich versetzte, sich jedoch überdeckende Impulszüge erzeugt, deren Frequenz von der relativen Drehgeschwindigkeit des Impulsgebers gegen den Impulskollektor und deren gegenseitige Phasenlage von der relativen Drehrichtung des Impulsgebers gegen den Impulskollektor abhängig, gekennzeichnet durch das Einspeisen der Impulszüge in einen Mikroprozessor, wobei zeitlich folgende Verfahrensschritte ablaufen:

a) die digitale Impulsinfor.nation, die bei jedem Impulswechsel am Generatorausgang neu vorliegt, wird in einem ersten Speicher gespeichert,

b) in einen zweiten Speicher ist eine weitere digitale Impulsinformation abgelegt, die vor dem Impulswechsel am Generatorausgang vorlag,

c) diese beiden Impulsinformationen werden zu einem Bitwort mit mindestens 4 Bits zusammengefaßt,

d) dieses Bitwort wird mit fest eingespeicherten Bitwörtern verglichen, die eindeutig einer bestimmten Drehrichtung der Impulsgeneratorachse zuzuordnen sind,

e) die durch den Vergleich gewonnene Vorwärts-Rückwärtszählinformation wird in einen Zähler eingegeben,

f) der Zählerstand wird für eine elektronische Digitalanzeige dekodiert,

g) die letzte Impulsinformation, die am Generatorausgang anlag, wird so umgespeichert, daß sie mit einer neu einzuspeichernden Information wieder zu einem Bitwort mit mindestens 4 Bits zusammengesetzt werden kann.

2. Elektromechanische Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei durch den Impulsgeber, der mehrere impulserzeugende Elemente aufweist, die vornehmlich in regelmäßigen Abständen in einer Kreisbahn konzentrisch bezüglich einer Drehachse angeordnet sind, mehrere mit den impulserzeugenden Elementen zusammenwirkende elektrische Kontakte schließbar sind, die den Impulskollektor bilden, die zueinander zeitlich versetzte, sich jedoch überdeckende Impulszüge erzeugen, deren Frequenz der Relativgeschwindigkeit zwischen Impulsgeber und Impulskollektor proportional und deren Phasenlage - Vor- bzw. Nacheilung—von der relativen Drehrichtung zwischen Impulsgeber und -kollektor abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Impulsgenerator (1) ein Elektronikbauleil (2) nachgeschaltet ist, das aus einem ersten Speicher (3) und einem zweiten Speicher (4) für die vom Impulsgenerator (1) erzeugten Impulse, einem Programmfestwertspeicher (5), einer Steuereinheit (6) zur Ansteuerung der Speicher (3, 4, 5) sowie zum Vergleich der in diesen Speichern enthaltenen Informationen, einem Vorwärts-Rück-

wärtszähler (7) und einem Dekoder (8) für eine elektronische Digitalanzeige (9) besteht, daß die Impulsinformation, die bei Betätigung des Impulsgenerators bei jedem Impulswechsel neu entsteht, in dem ersten Speicher (3) abspeicherbar ist, daß zu diesem Zeitpunkt in den zweiten Speicher (4) die Impulsinformation vor dem letzten Impulswechsel eingespeichert ist, daß durch Vergleich der SpeicherinhaJte der Speicher (3) und (4) mit den im Speicher (5) festabgelegten, die Phasenlage der Impulse kennzeichnenden Informationen die Drehrichtung der Impulsgeneratorachse (10) erkennbar und der dem Drehsinn (vorwärts bzw. rückwärts) entsprechende Zählereingang des Vorwärts-Rückwärtszählers (7) ansteuerbar ist und daß ferner der Zählerinhalt für die Digitalanzeige dekodierbar und die im ersten Speicher (3) abgelegte Information in den zweiten Speicher (4) überschreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (3 und 4) als adressierbare Speicher (RAM) und der Speicher (5) als Programmfestwertspeicher (ROM) ausgelegt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Impulsgeneratorausgängen anliegenden möglichen Alt-Neu-InformationenaIs4-Bit-Worte im ROM gespeichert sind und eindeutig e«ner bestimmten Drehrichtung der Impulsgeneratorachse zuzuordnen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Vergleich der in den Speichern (3 und 4) eingespeicherten Bit-Kombinationen mit den 4-Bit-Worten des Speichers (5) die Informationen vorwärts zählen - rückwärts zählen - kennbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle zur Versorgung einer elektronischen Digitalanzeige notwendigen Steuerfunktionen in dem Mikroprozessor enthalten sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der adressierbaren Speicher (3 und 4) ausreichend für die Einspeicherung weiterer Informationen ausgelegt ist.