DE3300222C2

DE3300222C2 - Einrichtung zum Schutz von Informationen in einer Datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE3300222C2
Application number: DE19833300222
Authority: DE
Inventors: Rudolf Luzern Hofer
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1983-01-05
Publication date: 1984-11-29
Also published as: DE3300222A1

Abstract

Das System und die Einrichtung sind zur Rückstellung eines einen Mikro-Prozessor enthaltenden Schaltkreises bei einem Netzeinbruch bestimmt. Bei einem solchen wird ein an die Versorgungsspannung für einen den Mikro-Prozessor umfassenden Mikro-Computer gelegter erster Kondensator durch einen Transistor an eine höhere Versorgungsspannung eines zweiten Kondensators gelegt und ein Rückstellsignal (Ur) erst nach dem Absinken der Spannung unter einen vorbestimmten Wert erzeugt. Durch diese Verzögerung werden der Rechenvorgang im Mikro-Computer vollendet und die Resultate in einen nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Die Einrichtung besteht aus einer Schaltung (1) mit einem geregelten Gleichspannungsteil (2), einer Überwachungsschaltung (3) für diesen, einem Impulsformer (4) zur Steuerung des Mikro-Computers und einer Rückstellschaltung (5) für diesen. Bei vorhandener Netzspannung (Un) wird der Gleichspannungsteil (2) mit einer niederen Gleichspannung bei gutem Wirkungsgrad gespeist.

Description

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F i g. 2 ein ausführliches Detail für die Schaltung nach Fig. 1 und

F i g. 3 Spannungs/Zeit-Diagramme.

Die Schaltung ί nach F i g. 1 besteht aus einem von der Netzspannung Un gespeisten stabilisierten deichspannungsteil Z einer Überwachungsschaltung 3 für diesen, einem Impulsformer 4 und einer Rückstellschaltung 5. Der Gleichspannungsteil 2 ist in einseitiger Verbindung mit dem Impulsformer 4 und der Rückstellschaltung 5 und in zweiseitiger Verbindung mit der Spannungsiiberwachungsschaltung 3, welche ihrerseits zusätzlich mit dem Impulsformer 4 einseitig verbunden ist

Der Gleichspannungsteil 2 liefert eine Versorgungsspannung Vcc von beispielsweise 5 V ± 5% für den nichtgezeichneten Mikro-Computer und eine höhere Gleichspannung Vh von mindestens dem doppelten Wert, vorzugsweise 20 V, zur Versorgung von weiteren elektronischen Schaltungen, beispielsweise Relais. Im Impulsformer 4 werden von der Netzspannung Un abgeleitete Impulse Ur mit einer Repetitionsfrequenz von vorzugsweise hundert Hz erzeugt und ausgegeben. Die Rückstellschaltung 5 gibt Rückstellungssignal Ur an ihren Ausgang ab. Die Überwachungsschaltung 3 überwacht die Gleichspannungen und steuert den Gleichspannungsteil 2 und den Impulsformer 4.

Die ausführlichere Schaltung nach der Fig.2 zeigt den Gleichspannungsteil 2 samt dem Blockschema der Rückstellschaltung 5 und der Überwachungsschaltung 3 für die Spannung Vcc für den nichtgezeichneten Mikro-Computer. Der Gleichspannungsteil 2 liefert mittels eines Transformators 6, der mit seiner Primärwicklung 7 von der Netzspannung Un betrieben wird, an seiner Sekundärwicklung 8 eine höhere und an einem Abgriff 9 eine tiefere Wechselspannung. Die am Ende der Wicklung 8 abgenommene Wechselspannung wird mittels einer Diode 10 gleichgerichtet, mittels eines Kondensators It gesiebt und steht am Ausgang 12 des Gleichspannungsteils 2 als Spannung Vh vorzugsweise von 20 V zur Verfugung. Die Gleichspannung über dem Kondensator 11 ist mit Uu bezeichnet.

Die Wechselspannung zwischen einem Ende und dem Abgriff 9 der Wicklung 8 wird mittels eines Vollweggleichrichters 13 gleichgerichtet und mittels eines zweiten Kondensators 14 gesiebt. Die Spannung über diesem Kondensator 14 ist mit Uc benannt. Sie wird mittels einer zweiten Diode 15 einerseits einer Spannungs-Stabilisierungsschaltung 16 und andererseits dem Kollektor eines Transistors 17, der zwischen den Ausgang 12 mit der Spannung Vh und den Verbindungspunkt 18 zwischen der Diode 15 und der Spannungs-Stabiüsierungsschaltung 16 geschaltet ist, zugeführt. Die Spannung zwischen diesem Verbindungspunkt 18 und dem Bezugspotential ist mit Ue bezeichnet. Die Spannung Uc wird durch die Überwachungsschaltung 3 überwacht. Ein Ausgang 19 dieser Überwachungsschaltung 3 ist an den Verbindungspunkt eines einseitig an den Ausgang 12 des Gleichspannungsteils 2 gelegten Widerstands 20 und eines einseitig mit der Basis des Transistors 17 verbundenen Widerstandes 21 angeschlossen.

Die Überwachungsschaltung 3 enthält einen Komparator mit einem mit dem Ausgang des Gleichrichters 13 verbundenen Eingang und einem an eine Referenzspannung gelegten Eingang. Die Spanp.ungs-Siabüisienjngsschaltung 16 enthält einen Längsregler, mit dessen Hilfe die Ausgangsspannung Vcc für die Speisung des Mikrocomputers auf 5 V ± 5% genau geregelt wird, solange die Netzspannung Un vorhanden ist und während einer Überbrückungszeit tu.

Der Impulsformer 4 der F i g. 1 kann an den Abgriff 9 oder an das Ende der Wicklung 8 angeschlossen seia Er kann beispielsweise aus einem Schmitt-Trigger bestehen, dem ein Vollweggleichrichier vorgeschaltet ist und der so eingestellt ist, daß die Ausgangssignale Uf doppelte Netzfrequenz(100 Hz) und ein Impuls/Impulspausenverhältnis von 1 :1 besitzen.

An den Verbindungspunkt 18 zwischen der Diode 15 und die Spannungs-Stabilisierungsschaltung 16 is: die Rückstellschaltung 5 angeschlossen, welche einen Komparator und einen Ausgang für das Rückstellsignal Ur aufweist.

Die Wirkungsweise der Schaltungen nach F i g. 1 und Fig.2 wird anhand des Spannungs/Zeitdiagramms der F i g. 3 erklärt

Bei andauernder normaler Netzspannung Un in der Zone A werden durch den Impulsformer 4 Impulse der Zeitbasis-Spannung Uf mit der doppelten Netzfrequenz ausgegeben, weiche den Mikro-Computer in normalem Betrieb halten. Wenn die Netzspannung Un am Ende der Zone B unter einen vorbestimmten Wert (z. B. 220 V — 20%) fällt, wird dies mittels der Überwachungsschaltung 3 durch ein 0-Signal am Ausgang 19 angezeigt. Dadurch wird der Transistor 17 leitend und überträgt die Spannung Uu an dem nicht an das Bezugspotential gelegten Anschluß des Kondensators 11 zum Verbindungspunkt 18 zwischen der in Leitrichtung mit dem nicht an Bezugspotential gelegten Anschluß des Kondensators 14 verbundenen Diode 15 und der Spannungs-Stabilisierungsschaltung 16, wodurch die am Ende der Zone A inzwischen etwas abgefallene Spannung Ue wieder auf einen annähernd der Spannung Uü entsprechenden Wert erhöht wird. Diese Spannung Ue sinkt in der Periode C während der Zeit ta auf einen Wert ab, der von der vorzugsweise mit einem Komparator für die Spannung Ue und einer Referenzspannung versehenen Rückstellschaltung 5 erfaßt und mit einem 0-Signal für die Spannung Ur an ihrem Ausgang beantwortet wird, durch welches der Mikro-Computer zurückgestellt wird.

Da am Ende der Periode B die Steuerimpulse mit der Zeit-Basisspannung Uf für den Mikro-Computer ausfallen, wird dieser veranlaßt, sofort die anstehenden Rechnungen in der Periode C abzuschließen und deren Resultate in einen nichtflüchtigen Speicher zu überstellen. Somit können diese in der Periode C unverlierbar gerettet werden.

Am Ende der Periode D setzt die Netzspannung Un wieder ein und bewirkt bei einem vorbestimmten Wert die Inbetriebnahme des Impulsformers 4, der von da ab wieder die Taktimpulse der Zeitbasisspannung Uf zum Betrieb des Mikro-Computers abgibt. Da die Rückstellschaltung 5 in diesem Augenblick immer noch eine Rückstellspannung Ur mit 0-Signal ausgibt, wird die Rückstellung des Mikro-Computers solange aufrechterhalten, bis die Überbrückungsspannung Uü und die Reglereingangsspannung Ue und somit auch die Speisespannung Vice wieder ihren Normalwert am Ende der Periode ferreicht haben.

Die Überbrückungszeit Tu kann beispielsweise 110 ms betragen, wodurch der Mikro-Computer in jedem Fall in die Lage versetzt ist, alle notwendigen Daten zu retten. Die Überbrückungszeit tu kann auf einfache Weise über die Werte der Kapazitäten der beiden Kondensatoren 11 und 14 eingestellt werden.

Bei andauernder normaler Netzspannung Un wird die

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Spannungs-Stabilisierungsschaltung 16 nur mit der am Abgriff 9 des Transformators 8 abgenommenen und gleichgerichteten niederen Gleichspannung Ue betrieben. Dadurch ist ein hoher Wirkungsgrad dieser Schaltung sichergestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

33 OO Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz von Informationen in einer Datenverarbeitungsanlage mit einem Mikro-Prozessor bei Einbrüchen oder beim zeitweiligen Absinken der Netzspannung unter einen vorgegebenen Grenzwert, bei dem nach dem Auftreten dieser Zustände die Informationen in einen nicht flüchtigen Speicher gerettet werden und dann ein Rückstellsi- ι ο gnal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbruch der Netzspannung (Un) der an eine Versorgungsspannung (Uc) für einen den Mikro-Prozessor umfassenden Mikro-Computer gelegte erste Kondensator (14) durch einen Transistor

(17) an eine höhere Versorgungsspannung (UO) eines zweiten Kondensators (11) gelegt und ein Rückstellsignal (Ur — 0) erst nach dem Absinken der ein Regler (16) für die Versorgungsspannung (Vcc) für den Mikro-Computer speisenden Regler-Eingangsspannung (Ue) unter einen vorbestimmten Wert erzeugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Spannung (Uu) am zweiten Kondensator (11) im Normalfall mindestens den doppelten Wert der niederen Versorgungsspannung (Vcc) für den Mikro-Computer aufweist und im Normalfall ein separates Schaltteil speist

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine Schaltung (1) aus einem geregclten Gleichspannungsteil (2), einer Überwachungsschaltung (3) für diesen, einem Impulsformer (4) zur Steuerung des Mikro-Computers und einer Rückstellschaltung (5) besteht

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsteil (2) einen Transformator (6) ir>it zwei Ausgangsklemmen für verschieden hohe Wechselspannungen seiner Sekundärwicklung (8), je einen damit verbundenen Gleichrichter (10,13) und von der gleichgerichteten Spannung ladbaren Kondensator (11, 14) enthält, und der nicht an das Bezugspotential gelegte Anschluß des zweiten Kondensators (11) mittels des Transistors (17) an einen Verbindungspunkt (18) einer in Leitrichtung mit dem nicht an Bezugspotential gelegten Anschluß des ersten Kondensators (14) verbundenen Diode (15) mit der Spannungs-Stabilisierungsschaltung (16) angeschlossen ist

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Komparator enthaltende so Überwachungsschaltung (3) an den ersten Kondensator (14) angeschlossen ist und einen mit der Basis des Transistors (17) leitend verbundenen Steuerausgang besitzt.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Schmitt-Trigger enthaltender Impulsformer (4) zwischen zwei der Anschlüsse der Sekundärwicklung (8) geschaltet ist und einen Ausgang für Impulse (Uf)miiderdoppelten Netzfrequenz zurSteuerungdes Mikro-Computers aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Komparator enthaltende Rückstellschaltung (5) an den Verbindungspunkt

(18) zwischen der Diode (15) und der Spannungs-Stabilisierungsschaltung (16) angeschlossen ist und einen Ausgang für das Rückstellsignal (Ur) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Informationen in einer Datenverarbeitungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich müssen Mikro-Prozessoren vor der Inbetriebnahme und bei jedem Ausfall der Versorgungsspannung zurückgesetzt werden, um deren Zentraleinheit in einen definierten Ausgangszustand zu versetzen. Dies ist bei autonom arbeitenden und schwer zugänglichen Geräten sowie bei solchen, bei denen ein Eingriff nur unter einer Entfernung und nachträglichen Anbringung einer Plombierung möglich ist von besonderer Bedeutung. Zu diesem Zwecke besitzen mit Mikro-Prozessoren versehene Geräte, wie Mikro-Computer, einen Rückstelleingang, bei welchem der Rückstellvorgang durch ein Eingangssignal mit geeignetem Pegel eingeleitet werden kann.

Es ist bereits eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 der DE-OS 31 09 060 bekannt, bei welcher die Versorgungsspannung für einen Mikro-Prozessor aus der Netzspannung durch Gleichrichtung gewonnen und auf einen Kondensator übertragen wird. Die ebenfalls davon gespeiste Auswerteschaltung besorgt bei einem Unterschreiten der Abschaltespannung eine unverzögerte Unterbrechung der Speisung oder Übertragung der Daten des Arbeitsspeichers in den Hilfsspeicher. Eine Rtlckspeicherung (reset) wird nach Wiederkehr der Netzspannung vorgenommen.

Es ist auch bereits eine Schaltung bekannt (DE-AS 29 36 683), bei welcher die Versorgungsspannung für einen Mikro-Prozessor mittels eines Widerstands abgegriffen und auf einen Kondensator übertragen wird. Beim Einschalten der Versorgungsspannung spricht ein Transistor an und schaltet einen zweiten Transistor verzögert durch, welcher seinerseits das Rückstellsignal erzeugt Beim Absinken der Versorgungsspannung unter einen einstellbaren Pegel wird ebenfalls eine Rückstellung, und zwar eine verzögerungsfreie durchgeführt.

Es sind zwar wahlweise auch Mikro-Prozessoren erhältlich, bei welchen beim Unterschreiten der normalen Versorgungsspannung oder bei deren Wiederkehr eine Rückstellung erfolgt. Dies ist jedoch in vielen Fällen gefährlich, besonders wenn eine Rückstellung bei nur geringem Absinken der Versorgungsspannung unter die Auslöseschwelle unmittelbar erfolgt und dadurch wichtige Funktionen unterbrochen oder sogar verunmöglicht werden.

Es ist schließlich auch bei Mini-Computern bekannt, ein Rückstellsignal :ju erzeugen, wenn ein durch eine »watch-dog«-(Wachhund) Schaltung erzeugtes Signal nicht quittiert wird. Dazu ist jedoch ein relativ hoher Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der anfangs erwähnten Art für einen Mikrocomputer zu schaffen, bei welcher das Absinken oder Ausfallen der Versorgungsspannung eine verzögerte Auslösung des die Rückstellung bewirkenden Signals erzeugt. Dadurch sollen die erforderlichen Rechenoperationen zu Ende geführt und deren wichtige Resultate in einen nichtflüchtigen Speicher überstellt und dadurch gerettet werden.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den restlichen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema für eine Schaltung zur Rückstellung eines Mikro-Computers;