DE3313087A1 - Elektronisches zeitwerk - Google Patents

Description

Elektronisches Zeitwerk

Die vorliegende Erfindung beziehe sich auf ein elektronisches Zeitwerk gemäß dem Oberbegriff des Kauptanspruchs.

Solche elektronischen Zeitwerke werden häufig in Aufiadesteuerur.gen / für elektrische Speicher eingesetzt. Sie dienen hierbei zur Pest- * legung des Aufladegrades solcher Speicher, der in alier Regel in Ab-£ hängigkeit von der Aussentemperatur festgelegt wird. [

elektronischen Zeitwerke Kü3sen einen Zeitraum von zweiundzwanzig Stunden erfassen, die restlichen z.\*ei Stunden bis sum Erreichen des vollen Tages dienen für interne Korrekturen und Auswertungen.

Da 1.1 dieser Zeit auch das Zeitwerk korrigiert werden kanr.j sina

3313Ο

die Anforderungen an die 2eitgenauJ.gkeit> solcher Zeitwerke mc all zu hoch. So kann es zum Seispiel passieren, daß ij.e speiser ae Netzphase des Zeitwerks ausfällt, wobei aber verhindert were muß, daß sich die angeschlossenen opeichergeräte auf eine unnöt hohe Aufladung aufheizen.

Oer vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu. Grunde, ein elektronisches Zeitwerk zu schaffen, bei dem naen Ausfall d speisenden Netzspannung - oder einer anderen Speisespannungsquelle - bei Wiederkehr der Speisespannung festgestellt; werden kann, ob der im Zeitwerk vor Ausfall gespeicherte Zeitwert noch vorhanden ist oder falls dies nicht möglich ist, das Zeitv/erk ia eine definierte Zeitstellung laufen zu lassen.

iiie Lesung dieser Aufgabe besteht aus den im kennzeichnenden Tel des hauptanspruchs ersichtlichen Merkmalen. Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ünteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeiennung zeigt eine Prinzipdaratellung einer elektronischen Schaltung für aas Zeitwerk.

An eine Versorgungsspannungsquelle Us 1, die eine speisende gleichgerichtete {»/etzspan.iung ocer eine ca von aageleitete Spannung oaer. eine beliebige Batteriespannung sein k&nft, ist die gesamte Schal-'

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tung des elektronischen Zeitwerks über Leitungen 2 und 3 angeschlossen. Sa führt die Leitung 2 zu einem Impulsspannun£sgenerat«r 4, an dessen Ausgangsleitung 5 ein Frequenzteiler £ angeschlossen ist, dessen Versorgungsspannungsleitung 7 mit der Leitung Z verbunden ist. An den Ausgang 8 des Frequenzteilers ist ein Pol 9 ei_tf>es elektronischen Schalters IO angeschlossen, dessen zweiter PoL 11 mit einer Umgehungsleitung 12 für den Frequenzteiler verbur.aen ist, wobei die Umgehungsleitung 12 mit der Leitung 5 verbunden ist. An den Ausgang 13 des elektronischen Schalters 10, der als Umschalter ausgebildet ist und entweder den Pol 9 oder den Pol 11 mit einem Eingang 14 eines Binärzählers 15 verbindet, ist eine Betätigungsleitung 16 angeschlossen. Der Binärzähler v/eist einen Versorgungsspannungseingang 17 auf, der aus einer positives Potential führenden Leitung 18 und einer mit Masse .direkt verbundenen Leitung 19 besteht. Der Versorgungsspannungseingang 17 ist über einen Elektrolytkondensator 20 relativ hoher Kapazität und Kap«.zität3konstanz überbrückt. Die Versorgungsspannung Us beträgt 15 Volt, der Kapazitätswert des Kondensators 20 beträgt 1/2 m?. Der Impulsspannungsgenerator 4 erzeugt eine Rechteckimpulsspannunt; nil einer Amplitude von etwa 15 Volt mit einer Frequenz von etwa 21^: Hertz.Der Frequsnzteiler ist ein Binärfrequenzteiler und arbeibst mit einem festen Teilungsverhältnis von 1 : 2^X .

J5io Leitung l8 ist über eine in Sperricntu/ig gepolte Dio-^a 21 mifc aer Leitung 2 verbunden. Vom Verbindung.ipurikt der Diode foit eier t-itung 18 gehL eine Eingangaleitung 22. zu einem Komparator

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23, dessen Versorgur.gsspann^ngsleitung 24 mit der Leitung 2 ver-.bunden ist.

Der andere Eingang 25 des Komparators führt zu einem Spannungsteiler 26, der aus einer Serienschaltung zweier Widerstände 2 7 una 28 besteht, wobei der Widerstand 28 an dem dem Widerstand 27 abgewandtenEnde mit Masse verbunden ist, während der Widerstand 27 an die Leitung 2 angeschlossen ist. Der Eingang 25 liegt am Verbin dungspunkt 29 beider Widerstände.

Ein Ausgang 30 des !Comparators bildet über ein Differenziergiied 48 einen Eingang einer bistabilen Kippstufe 31, deren Ausgang 32. mit der Leitung 16 verbunden ist. Die bistabile Kippstufe, weist ' eine Versorgungsspannungsleitung 33 auf, die mit aer zeitung 3 verbunden ist.

Den Ausgang des Biniirzählers 15 bildet eine achtpoiige Leitungsschar 34, die zu einem Digitalanalogwandler 35 geführt ist, dessen Versorgungsspannungsleitung 36 mit der Leitung 3 verbunden ist. .' Am Ausgang 37 des Digitalanalogwandlers kanneinmal die aktuelle Uhrzeit in Form einer analog linear proportional steigenden Spannung von 0 bis 5 Volt auf der Leitung 38 entnommen werden, die Leitung 38 bildet gleichzeitig in Parallelschaltung den einen Eingang 33 eines weiteren Komps.rators 40, dessen Versorgungsspannungsleitung 41 mit der Leitung 3 verbunden ist. Der zweite Eingang 42 des Komparators 40 ist mit einem Spannungsteiler 43 verbunden, der aus . der Serienschaltung zweier Widerstände 44 und 45 besteht, an deren Verbindungspunkten die Leitung 42 angeschlossen ist. Der Widerstand

Ä ~ ⁵ "

45 liegt an seinem anderen Ende an Masse, der Widerstand 43 liegt an seinem freien Ende an einer Referenzspannungsquelle 46.

Die Punktion der eben beschriebenen elektronischen Zeitwerkschaitung ist folgende:

£s wird davon ausgegangen, daß der Binärzähler zum Zeitpunkt t = 0 anfängt, die laufende Zeit eines zweiundzwanzig Stunaen Zeitraumes zu zählen. Hierzu gibt der Taktgeber eine Impulsspannung ab, die über die Leitung 5 dem Frequenzteiler und gemäß der Ruhestellung des elektronischen Schalters 10 dem Binärzähler zugeführt wird. Die Frequenz und das Teilungsverhältnis sind so gewählt, da.ä der Binärzähler ,von null beginnend ₃voll ist, wenn der zweiundzwanzig-Stunden-Zeitraum abgelaufen ist. Das Zählergebnis des Binärzählers steht über die Leitung 34 am Digitalanalogwandler 35 an, der an seinem Ausgang 'j>o ein analoges stetig steigendes Spannungssignal abgibt, dessen Höhe unmittelbar der inzwischen verstrichenen Zeit proportional ist. Dieses Spannungssignal wird auf der Leitung 38 in hier nicht weiter interessierender Weise ausgewertet.

PälLt innerhalb aes zweiundzwanzig-Stuncen-Zeitraumes die Versorgungsspannungsquelle 1 aus, so arbeiten weder der Impulsspannungsgenerator noch dt;r Frequenzzähler noch der Binärzähler weiter. Der Binärzähler bleibt vielmehr bei dem zuletzt gezählten Impuls stehen. Bedingt durch die vorhergehende Betriebsdauer is^ der Kon-

densatcr 20 geladen. Der Versorgungsspannungseingang 17 des B Zählers wird infolge der langsamen Entladung des Kondensators 20

durch diesen Verbraucher epeicherbereit gehalten, das hei&t, der in ihm zuletzt vorhandene Wert steht über eine mehr ede.r weniger lange Zeit zur Verfügung. I.a Auslegungsfall geht man davon aus, daß die Zeit mindestens eine Stunde betragen soll. Kehrt die. Vefrv sorgungsspannung 1 innerhalb dieses Zeitraums wieder, so steht die Kondensatorspannung über die Leitung 22 auch am Komparator 23 an. Ae Spannungsteiler 26. wird über einen der justierbar ausgebildeten Y/idt stände 27 und 28 ein Referenzspannungswert eingestellt, dessen Wert kleiner liegt, als der Ladespannungswert des Kondensators ZO nacn Ablauf einer Stunde. Somit bleibt der Komparator im Ruhezustand das heißt, sein Ausgang 3C liegt auf niedrigem Logikpegel. Die bista bile Kippstufe bleibt in Ruhe, auf der Leitung 16 erschein:, kein S nal, der elektronische Schalter 10 bleibt in der dargestellten Ruhelage. Nach Wiederkehr der Versorgungsspannung beginnt der Impuls-Spannungsgeber-4 wieder zu laufen, aas neißt, weiter entstehende Impulse werden im Frequenzteiler 6 geteilt und weiter in den Binärzähler 15 eingezählt. Das bedeutet, daß das elektronische Zeitwerk nach der Unterbrechungspause weiter arbeitet, der maximal auftretenc Fehler liegt bei einer Stunde. Um diesen Wert kann der 'Spannungswert auf aer Leitung 38 maximal nach unten differieren.

soll der Fall betrachtet werden, daß die Spannungsunterbrech der Versorgungsspannung 1 länger als eilte Stunde gedauert hat. Ir. die sem Fall liegt die Ladespannung des Kondensators auf der Leitung 22

BAD

gef'dhrz ist₃ gib.t im Moment des Kippens einen ft ade !impuls auf di^ bi-sbaciie Kippstufe 3I₃ die aamit zurückgesetzt wird. Die wiederkenrence Yersorgungsspannung 1 muß aber zunächst aen Kondensator 2ö aufladen. Damit steigt aer opannungspegel auf ier Leitung 22 verzögert <2λ gegenüber den. Ansteigen des Spannung^pegeIs auf der Leitung 39 - Das bedeutet, daß der Komparator .23 verzögert gegenüber dem Komparator ^O kippt, das in seinem Ausgang 30 liegence Differentiationsglied 48 gibt im Moment des Kippens einen Setz-· impuls auf die bistabile Kippstufe 31, die nunmehr aas Umschalten <ies elektronischen Schalters 10 veranlasst. Damit läuft der Binär-

zähler in Folge des ungeteilten Einlaufens der vom Impulssparmungs- ; generator h erzeugten Impulsreihe im Schnellauf hoch, sodaä die j

i mit cem SehneLCauf variable Ausgangsspannung auf cer Leitung 37 gleichfalls schnell ansteigt. Dieser Spannungswert steht aber auch, am Eingang 39 des Korcparators ^O an, der bei Gleichheit des im Sshneft lauf ansteigenden Spannungspegels mit dem vorgewählten Spannung-pegel entsprechend dem vorgewählten Zeitwert zur Deckung kommt. JDas veranlasst den Komparator k0 zum erneuten Umschalten, wobei über dat Lifferentidtionsglied k"J wieder ein Rücksetzimpuls auf die bistabile Kippstufe 31 resultiert. Diese schaltet den elektronischen Schalter 10 auf den Normallauf zurück.

f\i? den Fall, cfa/i die Versorgangsspennung beispielsweise für eir.a Zi Von mehr aLs sechs Stunden, also ei.nep\ größeren als art dem Spaanu^^i teiler HZ ^ing^italiten Zeitwert vcrhanaen war und die Versorgur.gfsspannungsUrt-berbrechung langer als eine Stunde dauert, ist bei w«Leder!- '

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COPV

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tiefer als aer nach Wiederkehr aer Versorgungsspannung sich einstellende Spannungspegel auf der Leitung 25. Das bedeutet, caß aer Komparator kippt und die bistabile Kippstufe 31 gesetzt wird. Damit resultiert ein Unischaltbefehl auf aer Leitung 16, aas hei&t, aet Pol 11 wird mit der Leitung 13 verbunden. Somit wird bei V/iederaer Versorgungsspannung dem Binärzähler eine ungeteilte LjSpannungsreihe vom Impulsgegerator 4 zugeführt. Das heißt, der Binärzähler zählt Spannungsimpulse in einem sogenannten ScnnelL- \ lauf, das bedeutet, daß der Spannungspegel am Ausgang 37 des Digitalanalogwandlers sehr viel schneller ansteigt, al3 es der weiter- | laufenden Zeit entspricht. Der Spannungspegel am Ausgang aes DigitaLanaiogwandiers nteht aber am Eingang 39 des Komparators kO an ■ urA wird mit einem am Spannungsteiler 43 justierten Referenzspannung- j ptg"el verglichen, der über den Eingang k2 gleichermaßen am Komparator anliegt. Der Vergleichsspu.nnungspegel liegt in einer Höhe, | die zum Beispiel einen; sechs-Stunden-Wert entsprechen würde. Es ist hier möglich, beliebige andere Zeitpunkte einzustellen.

Damit ergeben sich zwei Möglichkeiten. .So soll zunächst davon ausgegangen werden, daß die Versorgungsspannung beginnend νο.τ. Zeitpunkt t ■= Oh für etwa eine Stunde vorhanden war und tarm ausfällt. Damit steht, .am Ausgang 37 ein Spannungspegel entsprechend dem Zeitwert von einer Stunde an. Ist nun die Versorgungsspannur.g für mehr als eine weitere Stunde ausgefallen, so ist das Spannungs- £ig\ftal auf cer Leitung 39 kleiner als das 3um Beispiel eingestellte sechs-Stunaen-Sigr.al auf der Leitung 42. Damit kippt der Kon.pa- j j rabor und sein Aufgang 49, der über das 5\fferentiatioASglie4 i\"\ '

kehrender Versorgungsspannung irgendein beliebiger Zählerstand in binärzähler 15 vorhanden. Ist der Spannungswert auf der Leitung 57 am Ausgang des Digitalanalogwandlers 35 kleiner als der am Spannungsteiler 43 eingestellte Referenzspannungswert, so läuft aie Punktion wie eben beschrieben ab. Ist aber der zufällig sich ergebende Zählerstand größer, so resultiert ein entsprechend größerer Spannungswert am Ausgang 37. Unter der Annahme, daß dieser Spannungswert größer ist als der am Spannungsteiler 43 eingestellte Referenzspannungswert, so kippt der Komparator 40. Gleichfalls wird nach Aufladen des Kondensators 20 der Komparator 23 Aurchgeschaltet und bewirkt ein wie bereits beschriebenes Sonne Haufen des Bi.iär zähle rs. Das führt zunächst dazu, aaß der öinärzähler im Schnellauf vollgezählt wire. Damit springt der Analogspannungswert auf der Leitung 37 am Ausgang -des Dijitalanalogvandlers 35 vom Cnaximal möglichen Potential auf das niedrigst mögLiche Potential. Das bewirkt zwar ein Durchschalten aes Komparalors 40, nur in der anderen Richtung, sodaß das durch das DifJperenziergiied 47 dieser Impuls wirkungslos bleibt. Nunmehr steLgt aer Spannungswert am Ausgang 37 wieder an, erst bei Gleichheit dieses Spannungswertes mit dem Referenzspannunungswert auf der Leitung 42 schaltet der Komparator erneut durch und bewirkt über das Differentiationsglied 47 ein Rücksetzen der bistabilen Kippstufe 31-

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Claims (2)

1. Satchwell-BirÄ3 13 087 Regelungstechnik GmbH DE 988 11. April 1983

   Ansprüche

   Elektronisches Zeitwerk mit einem Impulsspannungs- j generator, einem Frequenzteiler, einem Binärzähler ' sowie einer Stellvorrichtung, die aus einer Versorgungsspannungsquelle gespeist sind, dadurch gekenn- , zeichnet, daß der Versorgungsspannungseingang (17) des Binärzählers (15) mit einem Kondensator (20) überbrückt ist und daß der Eingang an einen Eingang (2;>) einea Komparators (23) gelegt ist, dessen anderer Eingang (25) von einer Referenzspannungsquelle (26) gespeist ist.
2. 2. Elektronisches Zeitwerk nach Anspruch eins, dadurch j

   gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle ! _:. - 2 -

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   aus einem einstellbaren Spannungsteiler (27, 28) besteht und an dieselbe Versorgungsspannungsquelle (1) gelegt ist.

   Elektronisches Zeitwerk nach Anspruch eins oder zwei, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang

   (30) des !Comparators (23) eine bistabile Kippstufe

   (31) geschaltet ist, deren Ausgang (32) über einen Schalter (10) den Frequenzteiler (6) überbrückt.

   Elektronisches Zeitwerk nach einem der Ansprüche eins bis. drei, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (37) des Digitalanalogwandlers (35) ein Eingang (39) eines weiteren !Comparators (40) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang (42) von einer Referenzspannung (46) gespeist ist, wobei der Ausgang (49) des Komparators an einen Rücksetzeingang der bistabilen Kippstufe (3D angeschlossen ist.

   Elektronisches Zeitwerk nach Anspruch vier, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgangsleitung (49) des Komparators (40) ein Differentiationsglied (47) geschaltet ist.

   Elektronisches Zeitwert nach Anspruch fünf, da-

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   durch gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle (46) au-s einem Spannungsteiler (43) gebildet ist, der aus wenigstens einem justierbaren Widerstand (44, 45) besteht, dessen Widerstandswert mit einer Handhabe verstellbar ist, wobei die Handhabe Zeitwerte anzeigt.