DE4020732A1 - Manuelle analogeingabe fuer mikroprozessoren - Google Patents
Manuelle analogeingabe fuer mikroprozessorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur manuel
len Analogeingabe in einen Mikroprozessor.
Aus der DE-PS 29 23 026 ist ein Verfahren zur Analog-/Digi
talumsetzung und eine Schaltungsanordnung bekannt, um mit
Hilfe einer Analog-/Digitalumsetzung den Widerstandswert
eines unbekannten Widerstandes zu bestimmen. Die Schal
tungsanordnung enthält hierzu einen Schwellwertschalter,
an dessen Eingang die Serienschaltung aus einer Gleich
spannungsquelle und einem Kondensator liegt. Ferner ist
an den Eingang ein Multiplexer angeschlossen, über den
zeitlich einander ausschließend zwei Referenzwiderstän
de und der in seinem Wert zu bestimmende unbekannte
Widerstand angeschaltet werden kann. Über den jeweils
eingeschalteten Widerstand wird der in einen definier
ten Anfangswert gebrachte Kondensator aus der Gleich
spannungsquelle aufgeladen und es wird die Zeit gemes
sen, die erforderlich ist, damit der Kondensator, aus
gehend von dem Anfangswert, auf einen Wert aufgeladen
wird, der über der Schaltschwelle liegt.
Zur Bestimmung des unbekannten Widerstandswertes sind
wenigstens drei Messungen erforderlich, wobei die beiden
Referenzwiderstände zur Erzielung der gewünschten Meßge
nauigkeit dienen.
Wenn diese bekannte Schaltung dazu verwendet werden würde,
eine Analogeingabe für einen Mikroprozessor/-controller zu realisie
ren, müßte der auszumessende Widerstand durch einen ver
stellbaren Widerstand ersetzt werden. Die dann zu er
zielenden Einstellwerte wären davon abhängig, welchen
maximal einstellbaren Wert der veränderliche Widerstand
aufweist, da er durch die Art der Messung ins Verhältnis
zu den Referenzwiderständen gesetzt wird. Entsprechend
der Exemplarstreuung bei dem veränderlichen Widerstand
ergäbe sich ein stark unterschiedlicher Einstellbereich
für die erzielbaren Eingabewerte. Dabei ist zu berück
sichtigen, daß einstellbare Widerstände konstruktions
bedingt wesentlich größere Bauteilstreuungen aufweisen
als Festwiderstände und eine hinreichende Genauigkeit
nur durch zusätzlichen Abgleich zu erzielen wäre.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der der Einstell
bereich der Eingabewerte für den Mikroprozessor von
dem Absolutwert des einstellbaren Widerstandes unab
hängig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schal
tungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge
löst.
Weil der zeitbestimmende Kondensator in dem einen
Meßzyklus über den eingestellten Widerstand und im
anderen Meßzyklus über den maximal möglichen Wider
stand geladen wird, spielt weder die Kapazitätsände
rung des Kondensators im Laufe der Zeit noch der Wi
derstandswert des verwendeten Potentiometers oder
die verwendete Zeitbasis eine Rolle. Gemessen wird
lediglich der Quotient aus dem maximal einstellbaren
Widerstandswert zu dem tatsächlich eingestellten Wi
derstandswert, d. h. es spielt keine Rolle, ob beispiels
weise ein 5 kΩ oder ein 10 kΩ Potentiometer verwendet
wird, denn bei Schleiferstellung in der Mitte ergibt sich
immer eine Eingabe entsprechend einem Wert von 0,5. Das
einzige, was bei der neuen Schaltung Einfluß auf die
Einstellgenauigkeit hat, ist der Linearitätsverlauf,
der aber wesentlich geringeren Streuungen unterliegt
als der maximale Bahnwiderstand des Potentiometers.
Dabei kann es zweckmäßig sein, um undefinierte Zustände bei
kleinen Einstellungen zu eliminieren, mit dem Potentio
meter einen Festwiderstand in Reihe zu schalten, der
klein ist gegenüber dem Nennwert des Potentiometers. Es ent
steht dann nur eine geringe Abhängigkeit der Eingabe vom Nenn
wert des Potentiometers bei kleinen Einstellungen, so daß die
Schaltung nur für einen bestimmten Potentiometernennwert ver
wendet werden kann.
Wenn der im Widerstandswert veränderliche Widerstand
und gegebenenfalls der Festwiderstand im strombestim
menden Kreis einer Konstantstromquelle liegt, läßt sich
ohne weiteres eine Ferneinstellmöglichkeit schaffen,
da an dem Potentiometer vorgesehene Siebkondensatoren
keinen Einfluß auf die Ladezeit des Meßkondensators
haben. Die Verbindungsleitungen zu dem Potentiometer
können ohne weiteres zur Unterdrückung von Störsigna
len mit großen Kapazitäten abgeblockt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiel des Gegenstan
des der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Grundschaltung der neuen Schaltungsanordnung
in einem vereinfachten Prinzipschaltbild,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Eliminierung der
durch den Festwiderstand eingeführten Anfangs
wertbeschränkung und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit der Möglichkeit der
Ferneingabe.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 1, um mit Hilfe
eines Analogwertgebers manuell Werte in einen Mikroprozessor
oder Mikrocomputer 2 einzugeben. Der Mikroprozessor 2 ist mit sei
nen Stromversorgungsanschlüssen 3 und 4 an eine Gleich
spannungsquelle 5 über Leitungen 6 und 7 angeschlos
sen, von denen beispielsweise die Leitung 7 eine Masse
leitung darstellt. Der Mikroprozessor 2 enthält in der
bekannten und üblichen Weise einen internen Taktgenera
tor, der über einen extern angeschlossenen Quarz 8
seine Zeitbasis erhält. Mit Hilfe des Taktgenerators
ist der Mikroprozessor 2 in der Lage, durch Zählen der
Taktimpulse die zwischen zwei Ereignissen auftreten,
Zeiten zu messen, die sodann intern mit Hilfe des ent
haltenen Programms weiter verarbeitet werden.
Ferner verfügt der Mikroprozessor 2 über einen E/A-Port
9, der im Zustand "Eingang" eine reproduzierbare Schaltschwel
le aufweist, die kleiner ist als die Versorgungsspan
nung an dem Anschluß 3.
Schließlich weist der Mikroprozessor einen Port 11 auf, bei
dem es darauf ankommt, daß er in einem Betriebszustand hoch
ohmig ist, d. h. die äußere Beschaltung nicht belastet. Dies
kann im allgemeinen durch Umschalten in den Zustand "Eingang"
erreicht werden.
Sonstige an dem Mikroprozessor 2 eventuell vorhandene
Ein- und Ausgänge zur Ein- und Ausgabe von Information
sind, da sie für das Verständnis der Erfindung nicht
wesentlich sind, nicht dargestellt. Ebenso fehlen in der
Darstellung der Speicher, Rechenwerk, Befehlswerk u. dgl.,
deren Erläuterung zum Verständnis der Erfindung ebenfalls
nicht notwendig ist, da sie, wie der Fachmann weiß,
selbstverständlich bei jeder Steuerung vorhanden sein
müssen, um sie funktionsfähig zu machen.
Zwischen den Leitungen 6 und 7 liegt eine Serienschal
tung, bestehend aus einem Kondensator 12, einem Fest
widerstand 13 sowie einem Potentiometer 14, dessen Wi
derstandsbahn 15 mit ihren Anschlüssen 16 und 17 in
der Serienschaltung liegt. Der Port 9 ist über eine
Leitung 18 mit der Verbindungsstelle zwischen dem
Kondensator 12 und dem Festwiderstand 13 verbunden,
während der Port 11 mit dem Potentiometer, und zwar
dessen Schleifer 19, über eine Leitung 21 in Verbindung
steht.
Die insoweit beschriebene Schaltung arbeitet, gesteuert
durch das Programm des Mikroprozessors folgendermaßen:
Zunächst schaltet der Mikroprozessor 2 den Port 9 in
den Zustand Ausgang "high", wodurch der Kondensator 12
auf den kleinsten möglichen Wert entladen wird, entspre
chend der Differenz zwischen der Spannung der Spannungs
versorgung 5 und der Spannung im H-Zustand. Diese an dem
Kondensator 12 anliegende Spannung ist der Anfangswert,
der zum Beginn jeder Messung eingestellt wird. Gleich
zeitig wird an dem Port 11 von dem Mikroprozessor 2
der hochohmige Zustand eingestellt. Sobald der Anfangs
wert an dem Kondensator 12 erreicht ist - der Mikro
prozessor 2 wartet nach dem Umschalten des Ports 9 in
den Ausgangszustand hierzu eine kurze Zeit - wird der
Port 9 in den Zustand "Eingang" umgeschaltet und es be
ginnt sich nun, der Kondensator 12 über die Serienschal
tung aus dem Festwiderstand 13 und dem Widerstand der
Widerstandsbahn des Potentiometers 14 aufzuladen, weil der
Schleifer 19 wegen des Zustands "hochohmig" an dem Port
11 wirkungslos ist. Der Mikroprozessor 2 mißt mit Hilfe
seines internen Taktgebers die Zeit, die verstreicht
zwischen dem Umschalten des Port 9 in den Zustand "Eingang",
bis die Spannung auf der Leitung 19 die Schaltschwelle
des Port 9 unterschreitet. Die gemessene Zeit wird als
Referenzzeit vom Programm im Mikroprozessor 2 abge
speichert. Sodann wird der Port 9 des Mikroprozessors
2 wiederum in den Zustand Ausgang "high" gebracht, um
an dem Kondensator 12 wieder den Anfangswert einzu
stellen. Gleichzeitig mit dem Umschalten des Port 9
wird auch der Port 11 in den Zustand L gebracht, was
bedeutet, daß, elektrisch gesehen, der Schleifer 19
des Potentiometers mit der Schaltungsmasse 7 verbun
den wird. In dem Ladestromkreis zu dem Kondensator 12
liegt damit nur noch der Teilwiderstand des Potentio
meters zwischen dem Bahnanschluß 16 und dem Schleifer
19 sowie der Festwiderstand 13. Wenn nun, wie vorher,
nach dem Erreichen des Anfangswertes an dem Kondensa
tor 12 der Port 9 in den Zustand "Eingang" gebracht
wird, mißt der Mikroprozessor 2 eine kürzere Zeit
zwischen dem Umschalten des Port 9 bis zum Unter
schreiten der Schaltschwelle infolge des zunehmend
aufgeladenen Kondensators 12. Die nun gemessene zweite
Zeit entspricht der Schleiferstellung des Potentiome
ters 14, bezogen auf den vorher gemessenen Referenz
wert.
Beide Messungen erfolgen zeitlich unmittelbar hinter
einander und benötigen nur wenige msec, weshalb lang
fristige Parameterveränderungen der Bauelemente auf
die Genauigkeit der Messung keinen Einfluß haben.
Ebensowenig geht in die Messung die tatsächliche Höhe
der Schwellspannung, der Absolutwert der Versorgungs
spannung oder der Absolutwert der Kapazität ein. Ledig
lich der Absolutwert des Festwiderstandes 13 spielt
im Vergleich zu dem Bahnwiderstand des Potentiometers
eine Rolle. Allerdings ist vorzugsweise der Widerstands
wert des Festwiderstandes 13 wenigstens zehn mal klei
ner als der Nennwert des Potentiometers 14, so daß
auch sein Einfluß sich praktisch auf die ersten 10%
des Drehweges des Schleifers 19 beschränkt. Auch sein
Einfluß läßt sich auf einfache Weise durch einen ent
sprechend versetzten Skalenbeginn der dem Potentio
meter 14 zugeordneten Skala bzw. Nullpunktsunter
drückung z. B. 5%....10% eliminieren. Dafür hat
der Festwiderstand 13 den wesentlichen Vorteil, auch
beim Endanschlag des Potentiometers 14 dann, wenn der
Schleifer 19 bei dem Anschluß 16 steht, definierte
Widerstandsverhältnisse zu erzeugen und einen Kurz
schluß zwischen Port 9 und der Schaltungsmasse 7 zu
verhindern, wenn Port 9 im Zustand Ausgang "high"
ist. Der Einfluß des Festwiderstandes 13 läßt sich auch
per Programm beseitigen, so daß wieder eine bei "0" be
ginnende Skala erreicht werden kann. Allerdings haben dann
die Widerstandstoleranzen einen geringen Einfluß auf
die Genauigkeit.
Mit Hilfe der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung
1 kann über das Potentiometer 14 auf analoge Weise
ein Datensignal in den Mikroprozessor 2 eingegeben
werden, wobei die Stellung des Schleifers 19 den ent
sprechenden Wert repräsentiert. Da bei der Messung des
Widerstandswertes nur die Relation zu dem Gesamtwider
stand eine Rolle spielt, kommt es auf die Absolutwerte
nicht an, weshalb auch Exemplarstreuungen keinen Ein
fluß haben. Der einzige Einfluß, der die Einstellgenau
igkeit beeinträchtigt, wäre ein Abweichen des Wider
standsverlaufes des Potentiometers 14 längs der Wider
standsbahn 15 von der vorgegebenen oder gewünschten
Charakteristik. Im Falle von linearen Potentiometern
ist diese Abweichung aber sehr klein, kleiner jedenfalls,
als die Streuungen im Nennwert des Potentiometers 14.
Außerdem sind bei der neuen Schaltung ausschließlich
zwei Messungen notwendig, um die vom Benutzer gewählte
Einstellung des Potentiometers 14 zu erfassen.
Im übrigen läßt sich leicht zeigen, daß bei der veran
schaulichten Schaltungsanordnung 1 ein exakt linearer
Zusammenhang besteht zwischen dem Verhältnis der in
den beiden Phasen gemessenen Zeiten, die notwendig sind, um
die Schaltschwelle zu unterschreiten, und dem Quotienten
der gemessenen Widerstände. Die Schaltungsanordnung
hat folglich bei allen Potentiometereinstellungen die
selbe Empfindlichkeit. Außerdem ist bei einem linearen
Potentiometer bei der gewählten Schaltung, abgesehen
vom Anfang, der Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel
und der Änderung des Widerstandsquotienten linear.
Die Einstellung des Potentiometers läßt sich aufgrund
der gemessenen Zeiten gemäß der nachstehenden Beziehung
berechnen:
Dabei bedeutet:
R₁₄ Widerstandswert des Potentiometers, gemessen
zwischen seinen beiden Anschlüssen 16 und 17,
Rx vom Benutzer eingestellter Widerstandswert, gemessen zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16,
R₁₃ Nennwert des Festwiderstandes 13,
t₁ Ladezeit des Kondensators 12, ausgehend von seinem Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Widerstand 13 und über die gesamte Widerstandsbahn 15 des Potentiometers 14 geladen wird und
t₂ Zeit zum Laden des Kondensators 12, ausgehend vom Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Festwiderstand 13 und dem eingestellte Widerstandswert zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16 geladen wird.
Rx vom Benutzer eingestellter Widerstandswert, gemessen zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16,
R₁₃ Nennwert des Festwiderstandes 13,
t₁ Ladezeit des Kondensators 12, ausgehend von seinem Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Widerstand 13 und über die gesamte Widerstandsbahn 15 des Potentiometers 14 geladen wird und
t₂ Zeit zum Laden des Kondensators 12, ausgehend vom Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Festwiderstand 13 und dem eingestellte Widerstandswert zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16 geladen wird.
Die angegebene Gleichung beschreibt das Schaltungsverhalten
exakt und gestattet einen Skalenbeginn, der mit der Anfangs
endstellung des Potentiometers 14 übereinstimmt. Ersicht
licherweise muß dann allerdings sowohl der Widerstandswert
des Potentiometers 14 als auch der Nennwert des Widerstan
des 13 im Programm des Mikroprozessors 2 berücksichtigt
sein.
Unter der Bedingung, daß der Widerstandswert des Widerstan
des 13 klein ist gegenüber dem Widerstandswert des Potentio
meters 14, gemessen zwischen seinen beiden Anschlüssen 16
und 17, kann auch der in der Gleichung enthaltene Term
R13/(R13+R14) auf null gesetzt werden, womit sich die
Berechnung der Schleiferstellung wesentlich vereinfacht.
Allerdings muß dann der erste Skalenwert ein Stück von
der Anfangsstellung des Potentiometers 14 entfernt lie
gen, um einen möglichst kleinen Einstellfehler zu erhalten.
Es ist auch möglich, die Skala am Potentiometeranfang
beginnen zu lassen und die Skala entsprechend nicht
linear zu korrigieren.
Wenn es darum geht, auch den Anfang der Skala linear
zu bekommen bzw. den vollen Verstellbereich des Potentio
meters 14 ausschöpfen zu können, kann die Schaltung nach
Fig. 2 eingesetzt werden. Diese unterscheidet sich von
der Schaltung nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß der
Mikroprozessor einen weiteren Port 22 aufweist, der
Tri-state-Charakteristik hat. Dieser Port 22 ist über
eine Leitung 23 mit einem Schaltungsknoten 24 verbun
den, der elektrisch zwischen dem Festwiderstand 13
und dem Potentiometer 14 liegt. Ansonsten ist die Schal
tung in derselben Weise aufgebaut wie die Schaltung nach
Fig. 1, weshalb insoweit dieselben Bezugszeichen ver
wendet sind.
Um den Einfluß des Festwiderstandes 13 zu eliminieren,
wird zusätzlich zu den vorher beschriebenen Messungen,
bei denen im Falle der Ausführungsform nach Fig. 2 der
Port 22 im Zustand "hochohmig" ist, eine dritte Mes
sung vorgenommen. Hierzu wird zunächst, wie bei den
anderen beiden Messungen, der Port 9 in den Zustand
Ausgang "high" umgeschaltet, um einen definierten An
fangswert für die Ladung des Kondensators 12 zu bekom
men. Während des Einstellens des Anfangswertes an dem
Kondensator 12 wird gleichzeitig der Port 22 in den
Zustand "low" gebracht, was bedeutet, daß der Schal
tungsknoten 24 unmittelbar mit der Schaltungsmasse 7
verbunden ist. Der Einfluß des Potentiometers 15 ist
damit ausgeschlossen und es wird sodann die Ladezeit
des Kondensators 12 bestimmt, wenn die Ladung aus
schließlich über den Festwiderstand 13 erfolgt. Von
diesen drei Zeiten repräsentiert eine das Laden des
Kondensators 12 über einen Widerstandswert, der sich
zusammensetzt aus dem Widerstandswert des Festwider
standes 13 und dem maximal einstellbaren Wert des
Potentiometers 14. Eine weitere Zeit repräsentiert die Auf
ladung des Kondensators 12 über einen Widerstands
wert, der sich zusammensetzt aus dem Festwiderstand 13
und dem mit Hilfe des Schleifers 19 eingestellten Teil
widerstand an dem Potentiometer 14, nämlich dem Teil
der Widerstandsbahn 15, der zwischen dem Schleifer 19
und dem Anschluß 16 liegt, während der letzte Zeitwert
die Ladung des Kondensators 12 über den Festwiderstand
13 repräsentiert. Wie sich ohne Schwierigkeiten
herleiten läßt, gilt für die Schaltung nach Fig. 2,
bei der drei Messungen vorgenommen werden, folgende
Beziehung:
Dabei bedeutet:
R₁₄ Widerstandswert des Potentiometers, gemessen zwischen
seinen beiden Anschlüssen 16 und 17,
Rx vom Benutzer eingestellter Widerstandswert, gemessen zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16,
t₁ Ladezeit des Kondensators 12, ausgehend von seinem Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Widerstand 13 und über die gesamte Widerstandsbahn 15 des Potentiometers 14 geladen wird,
t₂ Zeit zum Laden des Kondensators 12, ausgehend vom Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Festwiderstand 13 und dem eingestellten Widerstandswert zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16 geladen wird und
t₃ Zeit zum Laden des Kondensators 12, ausgehend vom Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn ausschließlich über den Festwiderstand 13 die Ladung erfolgt.
Rx vom Benutzer eingestellter Widerstandswert, gemessen zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16,
t₁ Ladezeit des Kondensators 12, ausgehend von seinem Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Widerstand 13 und über die gesamte Widerstandsbahn 15 des Potentiometers 14 geladen wird,
t₂ Zeit zum Laden des Kondensators 12, ausgehend vom Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn über die Serienschaltung aus dem Festwiderstand 13 und dem eingestellten Widerstandswert zwischen dem Schleifer 19 und dem Anschluß 16 geladen wird und
t₃ Zeit zum Laden des Kondensators 12, ausgehend vom Anfangswert bis zum Überschreiten des Schwellwertes, wenn ausschließlich über den Festwiderstand 13 die Ladung erfolgt.
Wie sofort zu erkennen ist, bedeutet der links vom Gleich
heitszeichen stehende Quotient nichts anderes als die re
lative Verstellung des Schleifers 19. Der Einfluß des
Festwiderstandes 13 ist offensichtlich vollständlich eli
miniert und dennoch liegt in allen Fällen ein Schutzwi
derstand im Ladestromkreis des Kondensators 12. Ohne Ver
lust an Linearität ist dadurch der volle Einstellhub des
Potentiometers 14 auszunutzen.
Fig. 3 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, das für
eine Ferneingabe über lange Zuleitungen geeignet ist. Die
Widerstände 13 und 14 liegen hierbei im Emitterkreis
eines Transistors 25, dessen Kollektor an den Kondensa
tor 12 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 25
ist an einem Spannungsteiler, bestehend aus zwei Wider
ständen 26 und 27, angeschaltet, die aus der Versorgungs
spannung 5 die Basisvorspannung des Transistors 25 er
zeugt. Der Spannungsteiler aus den Widerständen 26 und
27 liegt parallel zu der Versorgungsspannung 5. Schließ
lich ist an den Emitter des Transistors 25 noch ein Sieb
kondensator 28 angeschaltet, der lediglich die Aufgabe
hat, Störsignale, die eventuell über die Zuleitungen
zu dem Potentiometer 15 eingestreut werden, herauszu
sieben. Er hat bei richtiger Dimensionierung keinen Ein
fluß auf die Ladezeit des Kondensators 12. Der Transistor
25 wirkt aus der Sicht des Kondensators 12 wie eine
Konstantstromquelle, wobei der erzielte Ladestrom von
den im Emitterkreis jeweils eingeschalteten Widerstän
den abhängig ist. Im übrigen ist die Verbindung zwi
schen dem Mikroprozessor 2 und den die Ladezeit be
stimmenden Widerständen dieselbe wie bei den vorheri
gen Ausführungsbeispielen, weshalb das insoweit Gesagte
gilt. Im übrigen sei noch an dieser Stelle erwähnt, daß
es offensichtlich gleichgültig ist, in welcher Reihen
folge die Zeitmessungen jeweils durchgeführt werden,
um die vom Benutzer eingestellte Potentiometerstellung
durch den Mikroprozessor 2 zu erfassen.
Für die Ermittlung der Einstellung des Potentiometers
ist es auch gleichgültig, ob, wie bei den ausführlich
beschriebenen Ausführungsbeispielen der Kondensator,
ausgehend von einem Anfangswert, der null oder verschie
den von null sein kann, weiter aufgeladen wird oder ob
der Kondensator, ausgehend von einer definierten Ladung,
über die Widerstände entladen wird und der Mikroprozes
sor die Zeit erfaßt, die erforderlich ist, bis das Ent
laden des Kondensators auf eine gegebene untere Grenze
erfolgt ist.
Da die beschriebene Schaltung mit wenigen externen Bau
teilen auskommt, läßt sich die Gesamtanordnung aus Ko
sten- und aus Platzgründen günstig mit einem marktübli
chen Single-Chip-Mikrocontroller mit Digitaleingängen
verwirklichen.
Claims (11)
1. Schaltungsanordnung (1) zur manuellen Analogeingabe in
einen Mikroprozessor, Mikrocomputer oder Mikrocontroller (2) da
durch gekennzeichnet, daß sie einen Ladestromkreis mit einer Gleich-
Spannungsquelle (5) für einen in dem Ladestromkreis lie
genden Kondensator (12) aufweist, der durch zugeord
nete Schalteinrichtungen (2) jeweils in einen de
finierten Anfangszustand zu bringen ist, daß der
Ladestromkreis wenigstens einen manuell verstellba
ren, die Lade- bzw. Entladezeit des Kondensators
(12) bestimmenden Widerstand (14) enthält, daß an
dem Kondensator (12) ein eine Schaltschwelle aufwei
sender Eingang (9) des Mikroprozessors (2) angeschlos
sen ist, und daß zur Ermittlung der Einstellung des
verstellbaren Widerstandes (14) in einem Meßzyklus
der Mikroprozessor (2) die Zeit mißt, die erforder
lich ist, damit sich die Spannung an dem Kondensa
tor (12), ausgehend von dem unter bzw. über der Schalt
schwelle liegenden definierten Anfangswert auf einen
über bzw. unter der Schaltschwelle liegenden Wert
verändert, wenn der Kondensator (12) über den maxi
mal möglichen Widerstandswert des verstellbaren
Widerstandes (14) geladen wird, und in einem anderen
Meßzyklus der Mikroprozessor (2) die Zeit mißt, die
erforderlich ist, damit sich die Spannung an dem
Kondensator (12), ausgehend von dem Anfangswert
auf einen über bzw. unter der Schaltschwelle liegen
den Wert verändert, wenn der Kondensator (12) über
den eingestellten Wert des verstellbaren Widerstan
des (14) ge- bzw. entladen wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der manuell verstellbare Widerstand
ein Potentiometer (14) mit einer Widerstandsbahn
(15) mit zwei Anschlüssen (16, 17) sowie einem
auf der Widerstandsbahn (15) beweglichen manuell
betätigbaren Schleifer (19) aufweist, und daß der
maximal mögliche Widerstandswert von der gesamten
Widerstandsbahn (15) und der veränderbare Wider
stand von demjenigen Teil der Widerstandsbahn (15)
gebildet ist, der zwischen einem Anschluß (16) der
Widerstandsbahn (15) und dem verstellbaren Schlei
fer (19) liegt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit dem verstellbaren Widerstand (14)
ein Festwiderstand (13) in Reihe liegt, und daß der
maximal mögliche Widerstandswert den Widerstands
wert des Festwiderstandes (13) mit umfaßt.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Wider
stand den Festwiderstand (13) sowie den Widerstand
zwischen dem Schleifer (19) und einem Anschluß (16)
der Widerstandsbahn (15) umfaßt.
5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der verstellbare Widerstand (14) in einem strombe
stimmenden Stromkreis einer Konstantstromquelle (25)
liegt, die in dem Ladestromkreis des Kondensators
(12) enthalten ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der verstellbare Widerstand (14) sowie ein Festwi
derstand (13) in einem strombestimmenden Stromkreis
einer Konstantstromquelle (25) liegen, die in dem La
destromkreis des Kondensators (12) enthalten ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Mikroprozessor (2) wenigstens ei
nen Port (11, 22) enthält, durch den das Über
brücken eines jeweiligen Widerstandes (14, 19-17)
steuerbar ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Überbrücken eines entsprechenden
Widerstandes (14, 19-17) der betreffende Port
(11, 22) des Mikroprozessors (2) in den Zustand "low"
geschaltet wird, und daß der in seinem Widerstands
wert verstellbare Widerstand (14) mit einem Anschluß
mit der Schaltungsmasse (7) verbunden ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Port (11, 22) des Mikroprozessors
(2) die Zustände "high", "low" und "hochohmig"
aufweist.
10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle
einen Transistor (25) enthält, in dessen Emitter-
bzw. Sourcekreis der in seinem Widerstandswert ver
änderbare Widerstand (14) sowie gegebenenfalls
der Festwiderstand (13) liegen.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß in einem weiteren Meßzyklus die Zeit
gemessen wird, die erforderlich ist, damit sich die
Spannung an dem Kondensator (12), ausgehend von dem
unter bzw. über der Schaltschwelle liegenden definier
ten Anfangswert auf einen über bzw. unter der Schalt
schwelle liegenden Wert verändert, wenn der Kondensa
tor (12) lediglich über den Festwiderstand (13) ge
laden wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904020732 DE4020732A1 (de) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Manuelle analogeingabe fuer mikroprozessoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904020732 DE4020732A1 (de) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Manuelle analogeingabe fuer mikroprozessoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4020732A1 true DE4020732A1 (de) | 1992-01-09 |
Family
ID=6409335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904020732 Ceased DE4020732A1 (de) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Manuelle analogeingabe fuer mikroprozessoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4020732A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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