DE2838969A1

DE2838969A1 - Schaltkreis zur steuerung der frequenz eines einem mikroprozessrechner zugeordneten taktgenerators

Info

Publication number: DE2838969A1
Application number: DE19782838969
Authority: DE
Inventors: Arjen Johan Dipl Ing Muelder
Original assignee: NSM Apparatebau GmbH and Co KG
Current assignee: NSM Apparatebau GmbH and Co KG
Priority date: 1978-09-07
Filing date: 1978-09-07
Publication date: 1980-03-27
Also published as: US4301423A; FR2435865A1; DE2838969B2; GB2032208A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltkreis zur Steuerung der Frequenz eines einem Mikroprozeßrechner zugeordneten Taktgenerators bei dem der Mikroprozeßrechner an die Netzfrequenz angeschlossen und dem Taktgenerator als frequenzbestimmendes Element ein RC-GHed vorgeschaltet ist

Mikroprozeßrechner sind mit einem Taktgenerator zur Bestimmung des zeitlichen Ablaufs des Programms ausgestattet. Ist ein Programm mit genauer Einhaltung des Leitplanes erforderlich, so muß ein Taktgenerator mit einem Quarz als frequenzbestimmendes Element gesetzt werden. Demgegenüber kann bei einem Programm, dessen Zeitplan unwichtig oder zumindest nicht kritisch ist, ein Taktgenerator mit einem RC-Glied als frequenzbestimmendes Element, das im übrigen temperaturempfindlich ist, verwendet werden. Der Quarz arbeitet zwar sehr genau, jedoch ist er relativ kostenaufwendig. Im Gegensatz dazu arbeitet das RC-Glied sehr ungenau, jedoch ist es sehr kostengünstig. Ferner kann durch einfaches Ersetzen der beiden vorgenannten Bauteile der zeitliche Ablauf des Programms leicht geändert werden, was insbesondere bei dem Einsatz in einem münzbetätigten, einen Gewinn in Aussicht stellenden Spielgerät, dessen Zeitplan genau eingehalten werden muß, von Nachteil ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaltkreis der eingangsgenannten Art in seinem Aufbau möglichst einfach bei gleichzeitig äußerst genauer Arbeitsweise zu gestalten und eine Manipulation an demselben auszuschließen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstand des RC-Gliedes über ein aus dem Mikroprozeßrechner kommendes Steuersignal veränderbar ist, und daß das Steuersignal aus einem Vergleich zwischen der Netzfrequenz und der Taktfrequenz zustandekommt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Widerstand des RC-Gliedes eine Stromquelle aus einem Widerstand und einem Transistor vorgeschaltet. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das digitale Steuersignal am Ausgang des Mikroprozeßrechners über eine Umwandlungsschaltung in ein analoges Steuersignal, das an der Basis des Transistors der Stromquelle anliegt, umsetzbar.

Um einen möglichst einfachen Aufbau der Umwandlungsschaltung zu erhalten, besteht diese in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus einem in Reihe liegenden Transistor und einem Widerstand, wobei der Kollektorausgang dieses Transistors über einen weiteren Widerstand mit der Basis des Transistors der dem Widerstand des RC-Gliedes vorgeschalteten Stromquelle verbunden ist, und wobei die Basis des Transistors der Stromquelle über einen Kondensator mit der Speisespannung in Verbindung steht.

Mit dem Schaltkreis nach der Erfindung wird eine niedrige Anzahl an Bauelementen erreicht, was zu einem geringen Raumbedarf und einer Vereinfachung der Fertigung und damit zu niedrigen Kosten führt. Der Schaltkreis nach der Erfindung, dem der Grundgedanke

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der Synchronisation der Frequenz des Taktgenerators mit der Netzfrequenz zugrundeliegt, ermöglichst es, eine gute Langzeit-Frequenzkonstante zu erhalten. Der der Stromquelle des RC-Gliedes vorgeschaltete Kondensator dient der Konstanthaltung der Taktfrequenz. Ein vom Mikroprozeßrechner erzeugter Steuerimpuls lädt oder entlädt den Kondensator und ändert damit die Taktfrequenz.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Schaltkreises gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 das Funktionsdiagramm des Schaltkreises nach Fig. 1,

Fig 3 den Verlauf der verschiedenen Spannungen des Schaltkreises nach Fig. 1 und

Fig. 4 den Verlauf der Netzfrequenz.

Der Mikroprozeßrechner 1 liegt über die Leitung 2 an der Netzfrequenz von 50 Hz an. Eine Ausgangsleitung 3 geht von dem Mikroprozeßrechner 1 zu der Basis eines Transistors 4, dessen Emitter über die Leitung 5 an Masse anliegt und dessen Kollektor über eine Leitung 6 mit eingebautem Widerstand 7 mit der Leitung 8 für die

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Speisespannung U in Verbindung steht. Von der Leitung 6 zweigt zwischen dem Kollektor des Transistors 4 und dem Widerstand 7 eine Leitung 9 mit einem darin eingebauten Widerstand 10 ab, die zu der Basis eines Transistors 11 führt. Von der Leitung 9 zweigt wiederum zwischen dem Widerstand 10 und dem Transistor 11 eine Leitung 12 ab, in welche ein Kondensator 13 eingebaut und die mit der Leitung 8 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 11 ist ebenfalls über eine Leitung 14 mit eingebautem Widerstand 15 mit der Leitung 8 verbunden. Der Kollektor dieses Transistors 11 ist über eine Eingangsleitung 16 an den Mikroprozeßrechner 1 angeschlossen. Die Eingangsleitung 16 steht über einen Anschlußpunkt mit der Verbindungsleitung 18 zwischen einem Widerstand 19 und einem Kondensator 20, die beide das RC-Glied 21 bilden, in Verbindung. Der Widerstand 19 ist über die Leitung 22 an die Leitung angeschlossen und der Kondensator 20 liegt einerseits über die Leitung 23 an Masse und andererseits über die Leitung 24 an dem Mikroprozeßrechner 1, in dem der Taktgenerator 25 integriert ist, an.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schaltkreises gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend das Funktionsflußdiagramm desselben beschrieben. Nach Anschluß des Schaltkreises an die Speisespannung U im Block 26 fängt der Taktgenerator 25 mit einer Frequenz an zu laufen, die niedriger als die Sollfrequenz ist. Im Block 27 ist der Kondensator 13 noch entladen. Demnach ist der Transistor 11 gesperrt, so daß kein Strom durch diesen Transistor 11 fließt. Die Frequenz wird nur durch das RC-Glied 21 bestimmt.

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Im Block 28 werden mit einem dem Mikroprozeßrechner 1 eingegebenen Programm am Aus gang A desselben Impulse erzeugt. Das Ein-/Aus-Verhältnis der Impulse bestimmt die Frquenz des Taktgenerators 25. Angefangen wird mit einem Verhältnis von etwa 50% Ein zu 50% Aus, denn in diesem Falle ist die Spannung

U an der Basis des Transistors 11 etwa halb so groß wie die B

Speisespannung U , weil der Widerstand 7 viel kleiner ist als der Widerstand 10(vergl. Fig. 3). Die Kollektorspannung U des Transistors 4 ist also zu 50% gleich U und zu 50% gleich Null.

Der Kondensator 13 wird über den Widerstand 10 und den Transistor 4 aufgeladen, wenn der Transistor 4 Strom führt und entladen über die Widerstände 7 und 10, wenn der Transistor 4 keinen Strom führt. Der Kollektorstrom I des Transistors 11 ergibt sich aus folgender Gleichung:

" -^UBE

wobei U_ die Spannung zwischen der Basis des Transistors 41 und

OD

der Spannung U , U _ die Spannung zwischen der Basis und dem ο Bt.

Emitter des Transistors 11 und R_- die Größe des Widerstandes

ist. Führt nun der Transistor 11 den Kollektorstrom I , so nimmt die Frequenz des Taktgenerators 25 zu. Die Taktfrequenz ist also eine Funktion der Spannung U des Transistors 11 . Die genaue

SB

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Abhängigkeit der Taktfrequenz von der Spannung U des Tran-

SB

sistors 11 ergibt sich aus der Art des verwendeten Taktgenerators 25.

Im Block 29 wird der Eingang E der Netzfrequenz vom Programm des Mikroprozeßrechners 1 überwacht. Am Eingang E steht die Netzfrequenz von 50 Hz an (Vergl. Fig. 4). Von der ersten Flanke I bis zur zweiten Flanke II der Netzfrequenz sind es genau 20 msec. Im Block 30 erhält das Programm des Mikroprozeßrechners 1 die erste Flanke I der Netzfrequenz. Das Programm erwartet gemäß Block 31 nach 20 msec die zweite Flanke II der Netzfrequenz. Da die Programmdurchlaufgeschwindigkeit genau der Taktfrequenz proportional ist, kommt die Abfrage des Eingangs E zu früh, wenn die Taktfrequenz zu hoch ist und sie kommt zu spät, wenn die Taktfrequenz zu niedrig ist. Liegt demnach die Abfrage an der Stelle der Fig. 4, so ist die Taktfrequenz zu hoch. Liegt demgegenüber die Abfrage an der Stelle 32 der Fig. 4, so ist die Taktfrequenz zu niedrig. Ist im Block 31 das Ergebnis "nein", dann folgt der Block 33 mit der Funtkion "Mache das Ein-/Aus-Verhältnis der Impulse am Ausgang A des Mikroprozeßrechners 1 kleiner". In diesem Falle ist der Kondensator 13 mehr gelaeien. Die Spannung U

oB

des Transistors 11 ist relativ niedrig und dadurch zieht der Transistor 4 mehr Strom, wodurch die Taktfrequenz höher wird. Ist demgegenüber im Block 31 das Ergebnis "ja", dann folgt der Block mit der Funktion "Mache das Ein-/Aus-Verhältnis der Impulse am Ausgang A des Mikroprozeßrechners 1 größer. In diesem Falle wird

der Kondensator 13 weniger geladen. Die Spannung U des Tran-SB

sistors 11 ist relativ hoch und deshalb zieht der Transistor 4 weniger

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Strom, wodurch die Taktfrequenz niedriger wird. Ist die neue Frequenz festgelegt worden, d.h. also größer oder kleiner gemacht, wird wiederum über die Rückkopplung 35 durch den Mikroprozeßrechner festgestellt, ob die 20 msec der 50 Hz-Netzfrequenz erreicht sind. Wenn nicht, wird das Taktverhältnis entsprechend geändert. Da die zweite Flanke II der Netzfrequenz selbst nicht von dem Mikroprozeßrechner erfaßt werden kann, wird nur festgestellt, ob zu früh oder zu spät abgefragt wird. Somit schwankt die Taktfrequenz um ihren Sollwert. Um die Schwankungen der Taktfrequenz klein zu halten, muß die Zunahme oder Abnahme derselben durch das Programm des Mikroprozeßrechners in den Blöcken 33 bzw. 34 so klein wie möglich gehalten werden.

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Claims

Anw. -Akte: 514

PATENTANWALT

BERND BECKER

0530 BINGEN 17 HAUPTSTRASSE 10 TELEFON 06721 /17511

31. Aug. 1978

PATENTANMELDUNG

NSM Apparatebau GmbH KG, Saarlandstr. 240, 6530 Bingen

Schaltkreis zur Steuerung der Frequenz eines einem Mikroprozeßrechner zugeordneten Taktgenerators

PATE NTANS PRÜGHE

Schaltkreis zur Steuerung der Frequenz eines einem Mikroprozeßrechner zugeordneten Taktgenerators, bei dem der Mikroprozeßrechner an die Netzfrequenz angeschlossen und

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ORIGINAL INSPECTED

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dem Taktgenerator a's frequenzbestimmendes Element ein RC-Glied vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (19) des RC-Gliedes (21) über eine aus dem Mikroprozeßrechner (1) kommendes Steuersignal veränderbar ist, und daß das Steuersignal aus einem Vergleich zwischen der NetzFrequenz und der Raktfrequenz zustandekommt.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstand (19) des RC-Gliedes (21) eine Stromquelle aus einem Widerstand (15) und einem Transistor (11) vorgeschaltet ist.
3. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Steuersignal am Ausgang (A) des Mikroprozeßrechners (1) über eine Umwandlungsschaltung in ein analoges Steuersignal, das an der Basis des Transistors (11) der Stromquelle anliegt, überführbar ist.
4. Schaltkreis nach den Ansprüchen 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsschaltung aus einem in Reihe liegenden Transistor (4) und einem Widerstand (7) besteht, daß der Kollektorausgang dieses Transistors (4) über einen weiteren Widerstand (10) mit der Basis des Transistors (11) der dem Widerstand (19) des RC-Gliedes (21) vorgeschalteten Stromquelle verbunden ist, und daß die Basis des Transistors (11) der Stromquelle über einen Kondensator (13) mit der Speisespannung (U ) in Verbindung steht.

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