WO2022023058A1 - Mikrocontroller und system zur zweipunktregelung - Google Patents

Mikrocontroller und system zur zweipunktregelung Download PDF

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WO2022023058A1
WO2022023058A1 PCT/EP2021/069797 EP2021069797W WO2022023058A1 WO 2022023058 A1 WO2022023058 A1 WO 2022023058A1 EP 2021069797 W EP2021069797 W EP 2021069797W WO 2022023058 A1 WO2022023058 A1 WO 2022023058A1
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control
output
microcontroller
analog
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PCT/EP2021/069797
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Inventor
Carsten Mitter
Alex Schuler
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Robert Bosch Gmbh
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34217—Microprocessor with build in pwm
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42237—Pwm pulse width modulation, pulse to position modulation ppm

Definitions

  • the present invention relates to a microcontroller and a system for two-point control.
  • ASIC application-specific integrated circuits
  • inductive loads such as coils in electric motors or in electromagnetically controlled valves in motor vehicles or machines.
  • Such circuits regulate the electrical current through the inductive load, for example, by switching output stages (e.g. semiconductor switches) using pulse-width-modulated control signals, with the pulse widths being controlled by the dedicated circuit on the basis of specified setpoint values for the electrical current and measured values of the electric current, which are obtained for example by means of shunts, can be calculated.
  • the target values are specified, for example, by a microcontroller of a control unit, so that the control unit can control the loads.
  • a microcontroller and a system for two-point regulation are proposed with the features of the independent patent claims.
  • Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.
  • the invention is based on the measure of allowing control tasks such as two-point control, which is conventionally implemented by special circuits such as ASICs, to be executed directly in the microcontroller by a software-programmable timer unit.
  • additional circuits can be dispensed with and the hardware complexity is reduced without, however, particularly burdening the control processor or main processor (CPU) of the microcontroller.
  • Timer units or generic timer modules that can be used to implement the present invention are known, for example, from EP 2553540 B1.
  • the control processor which implements the actual control function of the microcontroller, specifies the setpoint, based on the measurement signal values and then from the timer unit (also called timing module) by a control program executed in the timer unit or its processor module (different from the control processor). Control specification or a control signal is generated.
  • the control processor is not further burdened with control tasks other than by specifying the setpoint (or except by specifying setpoints if the setpoint changes over time as part of the control function).
  • the measurement signal values are also determined by an analog-to-digital converter and the output values of the analog-to-digital converter are processed by the timer unit without the control processor being involved, e.g. a new measurement signal value does not lead to an interrupt on the control processor.
  • the invention enables a flexible, adaptable system for two-point excitation of a controlled variable with a high control frequency, which, apart from the analog-to-digital converter and the timer unit, places only a small load on the resources of the microcontroller and, in particular, ensures that the control pro processor can fulfill its actual control function.
  • Two-point control is a control in which the manipulated variable, which corresponds to the control signal or is controlled by the control signal, can only change between two states (eg on/off).
  • An analog-to-digital converter can be used as the analog-to-digital converter, which determines the measurement signal values and outputs them as output values, which are then further processed in the timer unit.
  • the timer unit is then preferably set up to receive and store the target value from the control processor, to receive the measurement signal values from the analog/digital converter as output values, and to determine the control specification based on the received measurement signal values and the stored target value.
  • the analog-to-digital converter itself preferably has an integrated comparison functionality and is set up to receive the target value from the control processor and more preferably to store it, to compare the target value with the measurement signal values, and to output comparison result values as output values, in particular to the timer unit or its processor module.
  • the latter measure enables a particularly high control frequency, while the first measure can be implemented with a simple analog-to-digital converter.
  • the timer unit preferably includes an output module which is set up to receive the control specification from the processor module and to generate the control signal in accordance with the control specification and more preferably to delay it.
  • the control signal can thus be adapted to the requirements of the unit to be controlled, e.g. with regard to the level of the control signal or with regard to a frequency of the control signal if, for example, the unit to be controlled has a minimum switching duration that implicitly limits the upper frequency ( so that the control signal should be output with a delay te).
  • the output module can also be set up to generate a pulse width modulated control signal based on pulse width modulation information.
  • the timer unit preferably includes an input module that is set up to carry out pre-processing, in particular normalization and/or filtering and/or averaging, of input values, with the input module preferably being connected to the analog/digital converter and to this set up to receive its output values.
  • pre-processing in particular normalization and/or filtering and/or averaging
  • the output values from the analog-to-digital converter can averaged measurement signal values are mapped into a predetermined value range (by scaling by a specific factor and/or changing by a specific amount).
  • this can include the measurement signal values of a measurement signal, which is represented by a voltage, for example, being converted or mapped into the physical unit of the controlled variable (eg a current in amperes).
  • the timer unit can preferably include an interface module connected to a microcontroller bus, which is set up to receive the input values. If the input values received are transmitted directly from the interface module to the processor module, there is no need for an input module.
  • the analog/digital converter is also connected to the microcontroller bus, so that its output values can be transmitted as input values via the microcontroller bus from the analog/digital converter to the interface module. This causes a certain load on the microcontroller bus, so it is particularly advantageous if it has sufficient bandwidth.
  • control processor is preferably clocked according to a control processor time base
  • the analog/digital converter is clocked according to a converter time base
  • the timer unit is clocked according to at least one timer time base
  • the control processor time base and/or the converter time base and /or the at least one timer time base can be set independently of one another. This allows the operating frequencies of the control processor, analog-to-digital converter and timing unit (and if the individual modules of the timer unit) are adapted to the respective requirements independently of one another, in particular the energy consumption, which depends on the clock frequency, can be reduced in this way.
  • a time base specifies a clock signal for the respective unit (control processor, analog-to-digital converter, timer unit), thus determining a (possibly variable) operating frequency of the respective unit.
  • Each module of the timer unit can have its own time base, i.e. the processor module can use a first of the at least one timer time base, the input module can use a second of the at least one timer time base, and the output module can use a third of the at least one timer time base be clocked ei nen timer time base, which in turn can be independently adjustable.
  • the microcontroller in particular the control processor or the timer unit, is preferably set up to write the control program into the memory in order to store it in the memory. This enables the control program to be saved again; in particular, the control program can be changed so that, for example, control takes place according to a different control strategy.
  • the control specification preferably includes a result of a comparison of the measurement signal values with the target value, with the control signal being generated in such a way that it assumes the first state when the respective measurement signal value is smaller than the target value, and assumes the second state when the respective measurement signal value is not smaller than the target value.
  • This control strategy can be viewed as a two-point control in the narrower sense. This enables two-point control with a high control frequency, so that a high control speed (i.e. the time until the controlled variable corresponds to the setpoint is small) can be achieved with low ripple of the controlled variable at the same time, without further consumption of resources, such as processor time of the control processor.
  • the control frequency is essentially limited here by the converter frequency of the analog-to-digital converter (which is determined by the converter time base), which can preferably be greater than 0.1 MHz, more preferably greater than 0.25 MHz, most preferably greater than 1 MHz, especially in the range of 1 MHz to 2.5 MHz.
  • the upper limit of the converter frequency range can be 2.5 MHz. This is particularly advantageous compared to the use of ASIC circuits, the maximum frequency of which is usually only a few kHz.
  • the control specification can preferably include pulse width modulation information for a pulse width modulated signal, with the control signal changing between the first and the second state in accordance with the pulse width modulation information.
  • a system according to the invention for two-point control of a controlled variable comprises a microcontroller according to the invention, a switching element connected to the output of the microcontroller, in particular a semiconductor switching element, and a sensor connected to the input of the microcontroller; wherein the switching element is set up to control the controlled variable and wherein the sensor is set up to detect the controlled variable.
  • a microcontroller according to the invention or a system according to the invention can be used in a computing unit, for example a control unit of a (motor) vehicle. Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.
  • FIG. 1 shows a system with a microcontroller for two-point control of a controlled variable according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a system with a microcontroller for two-point control of a controlled variable according to another preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a system with a microcontroller 2 for (rapid) two-point regulation of a controlled variable, which here is, for example, an electrical current flowing through a load 30, according to a preferred embodiment.
  • the microcontroller 2 has an input 10 for an analog input signal, i.e. an analog measurement signal for the controlled variable, and an output 12 for an output signal, i.e. a control signal for the controlled variable.
  • the (analog) measurement signal (input signal) represents the respective measured values of the controlled variable, i.e. measured values at a particular point in time.
  • the control signal (output signal) is used to control the controlled variable, whereby it can assume or change between two different values or states, i.e. a first and a second state (e.g. high/low signal level).
  • the microcontroller 2 includes a control processor 4 (which can have one or more processor cores) which executes control programs which implement a control function, for example a control device in which the microcontroller is included.
  • a control function for example a control device in which the microcontroller is included.
  • an electric motor can be controlled, with the load 30 being a coil of the electric motor, ie an inductive load.
  • the controller ie the control program, can specify a specific (current strength) value for the electric current flowing through the coil, for example to achieve a specific torque of the electric motor, ie the electric current is the control variable here , for which a specific value (setpoint) is specified.
  • the control processor 4 is set up to specify a target value for the controlled variable.
  • Control processor 2 is clocked according to a control processor time base.
  • the microcontroller 2 also includes an analog-to-digital converter 6, which is connected to the input 10 and converts the analog measurement signal into digital measurement signals, ie the analog measurement signal (e.g. in the form of a voltage drop across a shunt if the controlled variable is a current is) is converted according to a converter frequency into a (chronological) sequence of digital measurement signal values.
  • the analog-to-digital converter can, for example, include a sample-and-hold element in order to be able to reach and convert well-defined measurement signal levels at specific points in time.
  • the converter frequency can be determined by a converter time base independent of the control processor time base, i.e. the analog to digital converter 6 can be clocked according to the converter time base.
  • the analog/digital converter can have an integrated comparison functionality, by means of which the target value can be compared with the measurement signal values.
  • the microcontroller 2 comprises a timer unit 8 (which can also be referred to as a generic timer module) with an input module 14 connected to the analog-to-digital converter 6, a processor module 16 and an output module 18 connected to the output 12 a routing unit 20 can be connected to each other for data communication (indicated by double arrows).
  • the timer unit 8 can be clocked according to at least one timer time base that is independent of the control processor time base and/or the converter time base.
  • the individual modules (input module, processor module, Output module) of the timer unit clocked in each case according to its own (module) time base of the at least one timer time base, which in turn are independent of one another.
  • the input module 14 is set up to receive the output values of the analog-to-digital converter, here the digital measurement signal values that represent the converted analog measurement signal, and to forward or transmit them to the processor module 16, for example via the routing unit 20.
  • the input module 14 can preferably be set up to carry out pre-processing of the output values of the analog-to-digital converter; in this case, pre-processed output values of the analog-to-digital converter are transmitted to the processor module.
  • processor module 16 is set up to determine a control specification (e.g. in the form of digital control specifications) based on the digital (possibly preprocessed) measurement signal values transmitted by input module 14 and the (digital) setpoint for the controlled variable, ie a specification such as the load is to be controlled.
  • the target value is received by the processor module 16 from the control processor 4 and stored, for example in a register of the processor module or in the memory 17 described below , alternatively, the determination of the control specification can be based on the result of this comparison, which is transmitted to the processor module for this purpose (this transmission is preferably carried out via the microcontroller bus if the analog-to-digital converter, as shown in FIG. associated with this).
  • the control default is determined by a control program that is executed in the processor module 16 Pro.
  • the timer unit 8 is set up to generate a control signal for a manipulated variable in accordance with the control specification.
  • the controlled variable can be influenced or controlled with the manipulated variable, so that ultimately a control loop is formed.
  • the control specification is preferably a result of a comparison (more precisely a time sequence of comparison results corresponding to the time sequence of measurement signal values) between the measurement signal values and the desired value, ie the control program is programmed to carry out a corresponding comparison, or if the analog Digital converter has integrated comparison functionality, the comparison can already be made in the analog-to-digital converter.
  • the control signal is generated such that the first state is assumed when the measurement signal value is less than the target value, and otherwise, ie if the measurement signal value is not less than the target value, the second state is assumed.
  • it can also be pulse width modulation information, e.g. pulse frequency and pulse duration, for a pulse width modulated signal, with the control signal being generated in accordance with the pulse width modulation information, e.g Pulse duration is determined and wherein the first state is assumed during the pulses and otherwise (between the pulses) the second state is assumed.
  • the control program is stored in a memory 17, which in particular can be connected to or included in the processor module 16.
  • This memory forms the working memory (e.g. random access memory, RAM) of the processor module.
  • the memory can also be external to the processor module or to the timer unit, with the timer unit and in particular the processor module being able to access it.
  • the microcontroller, in particular the control processor is preferably able to write the control program into the memory, i.e. a new storage of the control program, in particular a new control program replacing the previous one, is possible.
  • the timer unit 8 preferably comprises an output module 18 which is connected to the output 12 and which is set up to generate the control signal in accordance with the control specification, as described above.
  • the control specification is therefore transmitted from the processor module 16 to the output module 18, for example via the routing unit.
  • the output module 18 can in particular to be arranged to generate signal levels according to a predetermined level, corresponding to the manipulated variable, when the control signal is an analog signal.
  • the control signal can also be generated directly by the processor module and output at the output (in which case a corresponding connection between the processor module and the output must then be provided), particularly if a digital control signal is used.
  • the timing unit 8 may further include an interface module 22 that allows the timing unit 8 to communicate with other elements.
  • this can be an interface module for communication connection to a microcontroller bus 24 of the microcontroller 2 .
  • the interface module 22 can be directly communicatively connected to the individual modules (input module, processor module, output module) of the timer module 8 (indicated by simple arrows). However, there can also be an indirect connection via the routing unit 22 .
  • the timer unit can include other modules connected via the routing unit, in particular other input modules, other processor modules and other output modules, so that a single timer unit together with several analog/digital converters can control several controlled variables.
  • FIG. 1 also shows an inductive load 30 as an example here.
  • the controlled variable is accordingly the electric current flowing through the inductive load 30 (the controlled variable is subject to interference since the load on the load is unknown from the control point of view).
  • the current flows from a voltage source 32 to a ground 34.
  • the corresponding line can be switched back and forth between a conductive and a non-conductive state by means of a switching element 36, ie the controlled variable can be controlled by the switching element 36.
  • a control connection of the switching element 36 is connected to the output 8 .
  • the control signal is therefore used to control the switching element or the manipulated variable (e.g. on/off of the switching element).
  • the current through the load 30 is measured by a sensor 38 (e.g.
  • a semiconductor switching element is preferably provided as the switching element 36, in particular a field effect transistor, for example a metal oxide field effect transistor, as shown.
  • the control terminal is then formed by the gate terminal of the field effect transistor.
  • Field effect transistors are advantageous here, since high switching frequencies can be achieved with them.
  • the first state of the control signal is a high level, so that the switching element 36 switches to a conductive state, and the second state is a low level, so that the switching element 36 blocks.
  • the figure also shows a freewheeling diode 40 which can be connected in parallel with the inductive load 30 in order to prevent overvoltages.
  • FIG. 2 shows a device for two-point control according to another preferred embodiment. This is essentially identical to the embodiment shown in Figure 1, but differs from it in that the analog-to-digital converter 6 is not connected to the input module 14 of the timer unit 8, but to the interface module 22 of the timer unit 8. In particular, it is provided that the digital measurement signal values are transmitted from the analog/digital converter 6 to the interface module 22 via a microcontroller bus 24 .
  • the digital measurement signal values are then transmitted from the interface module 22 to the processor module 16, in which the control specification is determined by a control program executed therein and is optionally transmitted to the output module 18, as described above. In this case, there is no need for an input module.
  • the digital measurement signal values can also first be transmitted from the interface module to an input module 14, for example if pre-processing is to be carried out by the input module. Apart from the difference mentioned above, what was said in connection with FIG. 1 applies.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mikrocontroller (2) zur Zweipunktregelung einer Regelgröße, der einen Eingang (10) für ein analoges Messsignal der Regelgröße und einen Ausgang (12) für ein Steuersignal für eine Stellgröße, mit der die Regelgröße beeinflusst werden kann, aufweist. Der Mikrocontroller umfasst einen Steuerungsprozessor (4), der dazu eingerichtet ist, einen Sollwert für die Regelgröße vorzugeben; einen Analog-Digital-Wandler (6), der mit dem Eingang verbunden ist und der dazu eingerichtet ist, das analoge Messsignal in digitale Messsignalwerte zu wandeln und Ausgabewerte auszugeben; eine Zeitgebereinheit (8), die ein Prozessormodul (16) aufweist und auf einen Speicher (17) zugreifen kann und die mit dem Steuerungsprozessor, dem Analog-Digital-Wandler und dem Ausgang verbunden ist, wobei die Zeitgebereinheit (8) und/oder der Analog-Digital-Wandler (6) dazu eingerichtet ist, den Sollwert vom Steuerungsprozessor (4) zu empfangen. Die Zeitgebereinheit (8) ist dazu eingerichtet, die Ausgabewerte vom Analog-Digital-Wandler (6) zu empfangen, basierend auf den Ausgabewerten eine Steuervorgabe zu bestimmen, wobei das Prozessormodul (16) dazu eingerichtet ist, ein im Speicher (17) gespeichertes Regelungsprogramm auszuführen, um die Steuervorgabe zu bestimmen, das Steuersignal entsprechend der Steuervorgabe zu erzeugen, wobei das Steuersignal zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand wechselt, und das Steuersignal am Ausgang (12) auszugeben. Weiter wird ein System zur Zweipunktregelung bereitgestellt.

Description

Beschreibung
Titel
Mikrocontroller und System zur Zweipunktregelung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrocontroller und ein System zur Zwei punktregelung.
Stand der Technik
Derzeitig können zur Regelung induktiver Lasten, etwa Spulen in Elektromotoren oder in elektromagnetisch gesteuerten Ventilen in Kraftfahrzeugen oder Maschi nen, dezidierte Schaltungen in Form anwendungsspezifischer integrierter Schal tungen (ASIC, application-specific integrated Circuit) verwendet werden. Solche Schaltungen regeln den elektrischen Strom durch die induktive Last beispiels weise dadurch, dass sie Ausgangsstufen (z.B. Halbleiterschalter) mittels puls- breiten-modulierter Steuersignale schalten, wobei die Pulsbreiten von der dezi dierten Schaltung auf Grundlage von vorgegebenen Sollwerten für den elektri schen Strom und Messwerten des elektrischen Stroms, die beispielsweise mittels Nebenwiderständen gewonnen werden, berechnet werden. Die Sollwerte werden z.B. von einem Mikrocontroller eines Steuergeräts vorgegeben, so dass das Steuergerät die Lasten steuern kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Mikrocontroller und ein System zur Zweipunktrege lung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die Erfindung basiert auf der Maßnahme, Regelungsaufgaben wie z.B. eine Zweipunktregelung, welche herkömmlicherweise durch eigene spezielle Schal tungen z.B. in Form von ASICs implementiert wird, durch eine softwareprogram mierbare Zeitgebereinheit direkt im Mikrocontroller ausführen zu lassen. Dadurch können zusätzliche Schaltungen entfallen und der Hardwareaufwand wird redu ziert, ohne jedoch den Steuerungsprozessor bzw. Hauptprozessor (CPU) des Mikrocontrollers besonders zu belasten. Zeitgebereinheiten, bzw. generische Zeitgebermodule, die zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind z.B. aus EP 2553540 B1 bekannt.
Erfindungsgemäß gibt der Steuerungsprozessor, der die eigentliche Steuerungs funktion des Mikrocontrollers implementiert, den Sollwert vor, basierend auf dem und Messsignalwerten dann von der Zeitgebereinheit (auch Timingmodul ge nannt) durch ein in der Zeitgebereinheit bzw. deren (vom Steuerungsprozessor unterschiedliches) Prozessormodul ausgeführtes Regelungsprogramm eine Steuervorgabe bzw. ein Steuersignal erzeugt wird. Der Steuerungsprozessor wird außer durch die Vorgabe des Sollwerts (bzw. außer durch die Vorgabe von Sollwerten, wenn sich im Rahmen der Steuerungsfunktion der Sollwert mit der Zeit ändert) nicht weiter mit Regelungsaufgaben belastet. Ebenso werden von einem Analog-Digital-Wandler die Messsignalwerte bestimmt und Ausgabewerte des Analog-Digital-Wandlers von der Zeitgebereinheit verarbeitet, ohne dass der Steuerungsprozessor involviert ist, z.B. führt ein neu vorliegender Messsignal wert nicht zu einem Interrupt am Steuerungsprozessor. Insgesamt wird durch die Erfindung ein flexibles, anpassungsfähiges System zur Zweipunktregung einer Regelgröße mit hoher Regelfrequenz ermöglicht, das, abgesehen von dem Ana- log-Digital-Wandler und der Zeitgebereinheit, die Ressourcen des Mikrocontrol lers nur wenig belastet und insbesondere sicherstellt, dass der Steuerungspro zessor seine eigentliche Steuerungsfunktion erfüllen kann.
Als Zweipunktregelung wird eine Regelung bezeichnet, bei der die Stellgröße, die dem Steuersignal entspricht bzw. durch das Steuersignal angesteuert wird, nur zwischen zwei Zuständen (z.B. An/Aus) wechseln kann. Als Analog-Digital-Wandler kann ein Analog-Digital-Wandler verwendet werden, der die Messsignalwerte bestimmt und als Ausgabewerte ausgibt, die dann in der Zeitgebereinheit weiterverarbeitet werden. Vorzugsweise ist die Zeitgebereinheit dann dazu eingerichtet, den Sollwert vom Steuerungsprozessor zu empfangen und zu speichern, die Messsignalwerte vom Analog-Digital-Wandler als Ausga bewerte zu empfangen, und basierend auf den empfangenen Messsignalwerten und dem gespeicherten Sollwert die Steuervorgabe zu bestimmen. Alternativ weist bevorzugt der Analog-Digital-Wandler selbst eine integrierte Vergleichs funktionalität auf und ist dazu eingerichtet, den Sollwert vom Steuerungsprozes sor zu empfangen und weiter bevorzugt zu speichern, den Sollwert mit den Messsignalwerten zu vergleichen, und Vergleichsergebniswerte als Ausgabewer te auszugeben, insbesondere an die Zeitgebereinheit bzw. deren Prozessormo dul. Letztere Maßnahme ermöglicht eine besonders hohe Regelfrequenz, wäh rend die erste Maßnahme mit einem einfachen Analog-Digital-Wandler umge setzt werden kann.
Bevorzugt umfasst die Zeitgebereinheit ein Ausgangsmodul, das dazu eingerich tet ist, die Steuervorgabe vom Prozessormodul zu empfangen und das Steuer signal entsprechend der Steuervorgabe zu erzeugen und weiter bevorzugt zu verzögern. Das Steuersignal kann dadurch an die Anforderung der anzusteuern den Einheit angepasst werden, z.B. im Hinblick auf den Pegel des Steuersignals oder im Hinblick auf eine Frequenz des Steuersignals, wenn etwa die anzusteu ernde Einheit eine minimale Schaltdauer aufweist, die implizit die Frequenz nach oben beschränkt (so, dass das Steuersignal verzögert ausgegeben werden soll te). Auch kann das Ausgangsmodul dazu eingerichtet sein, ein pulsbreitenmodu liertes Steuersignal basierend auf Pulsbreitenmodulationsinformationen zu er zeugen.
Weiterhin umfasst die Zeitgebereinheit bevorzugt ein Eingangsmodul, das dazu eingerichtet ist, eine Vorverarbeitung, insbesondere ein Normalisieren und/oder eine Filterung und/oder eine Mittelung, von Eingangswerten durchzuführen, wo bei bevorzugt das Eingangsmodul mit dem Analog-Digital-Wandler verbunden ist und dazu eingerichtet ist, dessen Ausgabewerte zu empfangen. Bei einem Nor malisieren können z.B. die vom Analog-Digital-Wandler als Ausgabewerte über- mittelten Messsignalwerte in einen vorbestimmten Wertebereich abgebildet (durch Skalieren um einen bestimmten Faktor und/oder Ändern um einen be stimmten Betrag) werden. Dies kann insbesondere einschließen, dass die Mess signalwerte eines Messsignals, das etwa durch eine Spannung dargestellt ist, in die physikalische Einheit der Regelgröße (z.B. eine Stromstärke in Ampere) um gerechnet bzw. abgebildet werden. Bei einer Filterung können z.B. Ausgabewer te, die deutlich zu groß oder zu klein sind und daher auf einen Fehler hindeuten, entfernt werden. Bei einer Mittelung kann z.B. ein über mehrere (Ursprungs-) Messsignalwerte gemittelter (gleitender) Messsignalwert bestimmt werden, um einen glatteren Verlauf zu erzielen, der gemittelte Messsignalwert wird dann an das Prozessormodul übertragen und dort vom Regelungsprogramm verwendet. Insgesamt kann durch die Vorverarbeitung sichergestellt werden, dass nur regu läre Ausgabewerte zum Prozessormodul übermittelt werden, d.h. Ausgabewerte, die in einem regulären Bereich liegen, der vom Regelungsprogramm verarbeitet werden kann, ohne z.B. zu Fehlern zu führen.
Bevorzugt kann die Zeitgebereinheit ein mit einem Mikrocontroller-Bus verbun denes Schnittstellenmodul umfassen, das dazu eingerichtet ist, die Eingangswer te zu empfangen. Wenn die empfangenen Eingangswerte vom Schnittstellenmo dul direkt an das Prozessormodul übermittelt werden, kann auf ein Eingangsmo dul verzichtet werden. Der Analog-Digital-Wandler ist in diesem Fall ebenfalls mit dem Mikrocontroller-Bus verbunden, so dass dessen Ausgabewerte über den Mikrocontroller-Bus vom Analog-Digital-Wandler zum Schnittstellenmodul als Eingangswerte übertragen werden können. Dies bedingt eine gewisse Belastung des Mikrocontroller-Buses, ist also vor allem dann vorteilhaft, wenn dieser über ausreichend Bandbreite verfügt.
Weiterhin ist bevorzugt der Steuerungsprozessor gemäß einer Steuerungspro zessor-Zeitbasis getaktet, der Analog-Digital-Wandler gemäß einer Wandler- Zeitbasis getaktet und die Zeitgebereinheit gemäß wenigstens einer Zeitgeber- Zeitbasis getaktet, wobei die Steuerungsprozessor-Zeitbasis und/oder die Wand ler-Zeitbasis und/oder die wenigstens eine Zeitgeber-Zeitbasis unabhängig von einander einstellbar sind. Dadurch können die Betriebsfrequenzen von Steue rungsprozessor, Analog-Digital-Wandler und Zeitgebereinheit (und gegebenen- falls der einzelnen Module der Zeitgebereinheit) unabhängig voneinander an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, insbesondere kann so der Energie verbrauch, der von der Taktfrequenz abhängt, verringert werden. Eine Zeitbasis gibt dabei ein Taktsignal für die jeweilige Einheit (Steuerungsprozessor, Analog- Digital-Wandler, Zeitgebereinheit) vor, bestimmt also eine (möglicherweise ver änderliche) Betriebsfrequenz der jeweiligen Einheit. Für die Module der Zeitge bereinheit kann jeweils eine eigene Zeitbasis vorgesehen sein, d.h. das Pro zessormodul kann gemäß einer ersten der wenigstens einen Zeitgeber-Zeitbasis, das Eingangsmodul kann gemäß einer zweiten der wenigstens einen Zeitgeber- Zeitbasis und das Ausgangsmodul kann gemäß einer dritten der wenigstens ei nen Zeitgeber-Zeitbasis getaktet sein, die wiederum unabhängig voneinander einstellbar sein können.
Bevorzugt ist der Mikrocontroller, insbesondere der Steuerungsprozessor oder die Zeitgebereinheit, dazu eingerichtet, das Regelungsprogramm in den Speicher zu schreiben, um es in dem Speicher zu speichern. Damit wird eine Neuspeiche rung des Regelungsprogramms ermöglicht, insbesondere kann das Regelungs programm geändert werden, so dass z.B. die Regelung gemäß einer anderen Regelungsstrategie erfolgt.
Bevorzugt umfasst die Steuervorgabe ein Vergleichsergebnis der Messsignal werte mit dem Sollwert, wobei das Steuersignal so erzeugt wird, dass es den ers ten Zustand einnimmt, wenn der jeweilige Messsignalwert kleiner als der Sollwert ist, und den zweiten Zustand einnimmt, wenn der jeweilige Messsignalwert nicht kleiner als der Sollwert ist. Diese Regelungsstrategie kann als Zweitpunktrege lung im engeren Sinn angesehen werden. Dadurch wird eine Zweipunktregelung mit hoher Regelfrequenz ermöglicht, so dass eine hohe Regelgeschwindigkeit (d.h. die Zeit, bis die Regelgröße dem Sollwert entspricht ist klein) bei gleichzeitig geringer Welligkeit der Regelgröße erreicht werden kann, ohne weiteren Res sourcenverbrauch, etwa von Prozessorzeit des Steuerungsprozessors. Die Re gelfrequenz ist hier im Wesentlichen durch die Wandler-Frequenz des Analog- Digital-Wandlers (die durch die Wandler-Zeitbasis bestimmt ist) beschränkt, die se kann bevorzugt größer als 0,1 MHz, weiter bevorzugt größer als 0,25 MHz, am meisten bevorzugt größer als 1 MHz, sein, insbesondere im Bereich von 1 MHz bis 2,5 MHz liegen. Die obere Grenze des Wandler-Frequenzbereichs kann jeweils durch 2,5 MHz gegeben sein. Dies ist besondere vorteilhaft im Vergleich zum Einsatz von ASIC-Schaltungen, deren Maximalfrequenz meist nur im Be reich von wenigen kHz liegt.
Bevorzugt kann die Steuervorgabe eine Pulsbreitenmodulationsinformation für ein pulsbreitenmoduliertes Signal umfassen, wobei das Steuersignal entspre chend der Pulsbreitenmodulationsinformationen zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand wechselt. Dies stellt eine weitere Regelungsstrategie dar, bei der im Vergleich mit der vorstehend genannten Zweipunktregelung im engeren Sinn eine geringere Welligkeit erreicht werden kann, da die Trägheit der geregel ten Last berücksichtigt werden kann. Allerdings ist im Vergleich zur Zweipunktre gelung im engeren Sinn seitens des Prozessormoduls mehr Rechenleistung er forderlich, da nicht nur ein Wertevergleich durchgeführt werden muss, bei dem entschieden wird, ob oder ob nicht ein Messsignalwert kleiner als der Sollwert ist, sondern insbesondere eine Pulsbreite berechnet werden muss, die beispielswei se vom Abstand der Messsignalwerte zum Sollwert und/oder einer Änderungsra te der Messsignalwerte abhängen kann. Da dies im Prozessormodul der Zeitge bereinheit berechnet wird, werden jedoch auch hier keine weiteren Ressourcen des Mikrocontrollers, abgesehen von dem Analog-Digital-Wandler und der Zeit gebereinheit, benötigt.
Ein erfindungsgemäßes System zur Zweipunktregelung einer Regelgröße um fasst einen erfindungsgemäßen Mikrocontroller, ein mit dem Ausgang des Mikro controllers verbundenes Schaltelement, insbesondere ein Halbleiterschaltele ment, und einen mit dem Eingang des Mikrocontrollers verbundenen Sensor; wobei das Schaltelement dazu eingerichtet ist, die Regelgröße zu steuern und wobei der Sensor dazu eingerichtet ist, die Regelgröße zu erfassen.
Ein erfindungsgemäßer Mikrocontroller bzw. ein erfindungsgemäßes System kann in einer Recheneinheit, z.B. einem Steuergerät eines (Kraft-)Fahrzeugs, eingesetzt werden. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schema tisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein System mit einem Mikrocontroller zur Zweipunktregelung einer Regelgröße gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 zeigt ein System mit einem Mikrocontroller zur Zweipunktregelung einer Regelgröße gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1 zeigt ein System mit einem Mikrocontroller 2 zur (schnellen) Zweipunkt regelung einer Regelgröße, die hier beispielsweise ein durch eine Last 30 flie ßender elektrischer Strom ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Der Mikrocontroller 2 weist einen Eingang 10 für ein analoges Eingangssignal, d.h. ein analoges Messsignal der Regelgröße, und einen Ausgang 12 für ein Aus gangssignal, d.h. ein Steuersignal für die Regelgröße, auf. Das (analoge) Mess signal (Eingangssignal) stellt jeweilige Messwerte der Regelgröße dar, d.h. Messwerte zu einem jeweiligen Zeitpunkt. Das Steuersignal (Ausgangssignal) wird zur Steuerung der Regelgröße verwendet, wobei es zwei verschiedene Wer te bzw. Zustände, d.h. einen ersten und einen zweiten Zustand (etwa High-/Low- Signalpegel), einnehmen kann bzw. zwischen diesen wechselt.
Der Mikrocontroller 2 umfasst einen Steuerungsprozessor 4 (der einen oder meh rere Prozessorkerne aufweisen kann), der Steuerungsprogramme ausführt, die eine Steuerungsfunktion, z.B. eines Steuergeräts in dem der Mikrocontroller um fasst ist, implementieren. Beispielsweise kann ein Elektromotor gesteuert wer den, wobei die Last 30 eine Spule des Elektromotors ist, also eine induktive Last. Seitens der Steuerung, d.h. durch das Steuerungsprogramm, kann in diesem Beispiel ein bestimmter (Stromstärken-)Wert für den durch die Spule fließenden elektrischen Strom vorgegeben werden, um z.B. ein bestimmtes Drehmoment des Elektromotors zu erreichen, d.h. der elektrische Strom ist hier die Regelgrö ße, für die ein bestimmter Wert (Sollwert) vorgegeben wird. Entsprechend ist der Steuerungsprozessor 4 dazu eingerichtet, einen Sollwert für die Regelgröße vor zugeben. Der Steuerungsprozessor 2 ist gemäß einer Steuerungsprozessor- Zeitbasis getaktet.
Der Mikrocontroller 2 umfasst weiterhin einen Analog-Digital-Wandler 6, der mit dem Eingang 10 verbunden ist und das analoge Messsignal in digitale Messsig nalwerte umwandelt, d.h. das analoge Messsignal (z.B. in Form einer über einen Nebenwiderstand abfallenden Spannung, falls die Regelgröße ein Strom ist) wird gemäß einer Wandler-Frequenz in eine (zeitliche) Folge von digitalen Messsig nalwerten gewandelt. Der Analog-Digital-Wandler kann z.B. ein Abtast-Halte- Glied umfassen, um wohldefinierte Messsignalpegel zu bestimmten Zeitpunkten zu erreichen und wandeln zu können. Die Wandler-Frequenz kann durch eine von der Steuerungsprozessor-Zeitbasis unabhängige Wandler-Zeitbasis be stimmt sein, d.h. der Analog-Digital-Wandler 6 kann gemäß der Wandler- Zeitbasis getaktet sein. Der Analog-Digital-Wandler kann eine integrierte Ver gleichsfunktionalität aufweisen, mittels derer der Sollwert mit den Messsignalwer ten verglichen werden kann. Der Analog-Digital-Wandler kann dann Vergleichs werte (z.B. 1 = größer, 0 = kleiner) anstelle der Messsignalwerte als Ausgabe werte ausgeben.
Weiterhin umfasst der Mikrocontroller 2 eine Zeitgebereinheit 8 (das auch als ge nerisches Zeitgebermodul bezeichnet werden kann) mit einem mit dem Analog- Digital-Wandler 6 verbundenen Eingangsmodul 14, einem Prozessormodul 16 und einem mit dem Ausgang 12 verbundenen Ausgangsmodul 18, die beispiels weise mittels einer Routingeinheit 20 zur Datenkommunikation miteinander ver bunden sein können (durch Doppelpfeile angedeutet). Die Zeitgebereinheit 8 kann gemäß wenigstens einer Zeitgeber-Zeitbasis getaktet sein, die von der Steuerungsprozessor-Zeitbasis und/oder der Wandler-Zeitbasis unabhängig ist. Vorzugsweise sind die einzelnen Module (Eingangsmodul, Prozessormodul, Ausgangsmodul) der Zeitgebereinheit jeweils gemäß einer eigenen (Modul-) Zeitbasis der wenigstens einen Zeitgeber-Zeitbasis getaktet, die wiederum unab hängig voneinander sind.
Das Eingangsmodul 14 ist dazu eingerichtet, die Ausgabewerte des Analog- Digital-Wandlers, hier die digitalen Messsignalwerte, die das gewandelte analoge Messsignal darstellen, zu empfangen und an das Prozessormodul 16 weiterzulei ten bzw. zu übermitteln, z.B. über die Routingeinheit 20. Das Eingangsmodul 14 kann bevorzugt dazu eingerichtet sein, eine Vorverarbeitung der Ausgabewerte des Analog-Digital-Wandlers durchzuführen, in diesem Fall werden vorverarbei tete Ausgabewerte des Analog-Digital-Wandlers an das Prozessormodul übermit telt.
Das Prozessormodul 16 ist vorliegend dazu eingerichtet, basierend auf den von dem Eingangsmodul 14 übermittelten digitalen (eventuell vorverarbeiteten) Messsignalwerten und dem (digitalen) Sollwert für die Regelgröße eine Steuer vorgabe (z.B. in Form digitaler Steuerungsangaben) zu bestimmen, d.h. eine Vorgabe, wie die Last zu steuern ist. Der Sollwert wird durch das Prozessormo dul 16 vom Steuerungsprozessor 4 empfangen und gespeichert, z.B. in einem Register des Prozessormoduls oder im weiter unten beschriebenen Speicher 17. Falls der Analog-Digital-Wandler eine Vergleichsfunktionalität, durch die der Sollwert mit den Messsignalwerten verglichen wird, aufweist, kann alternativ, die Bestimmung der Steuervorgabe auf dem Ergebnis dieses Vergleichs basieren, das zu diesem Zweck an das Prozessormodul übermittelt wird (diese Übermitt lung erfolgt bevorzugt über den Mikrocontroller-Bus, wenn der Analog-Digital- Wandler, wie in Figur 2 gezeigt, mit diesem verbunden ist).
Die Steuervorgabe wird durch ein Regelungsprogramm bestimmt, das im Pro zessormodul 16 ausgeführt wird. Die Zeitgebereinheit 8 ist dazu eingerichtet, entsprechend der Steuervorgabe ein Steuersignal für eine Stellgröße zu erzeu gen. Mit der Stellgröße kann die Regelgröße beeinflusst bzw. gesteuert werden, so dass letztendlich ein Regelkreis gebildet wird. Bei der Steuervorgabe handelt es sich bevorzugt um ein Vergleichsergebnis (ge nauer eine zeitliche Folge von Vergleichsergebnissen entsprechend der zeitli chen Folge von Messsignalwerten) zwischen den Messsignalwerten und dem Sollwert, d.h. das Regelungsprogramm ist programmiert, einen entsprechenden Vergleich vorzunehmen, oder, falls der Analog-Digital-Wandler integrierte Ver gleichsfunktionalität aufweist, kann der Vergleich bereits im Analog-Digital- Wandler vorgenommen werden. In diesem Fall wird das Steuersignal so erzeugt, dass der erste Zustand eingenommen wird, wenn der Messsignalwert kleiner als der Sollwert ist, und andernfalls, d.h. wenn der Messsignalwert nicht kleiner als der Sollwert ist, der zweite Zustand eingenommen wird. Alternativ kann es sich auch um Pulsbreitenmodulationsinformationen, z.B. Pulsfrequenz und Pulsdauer, für ein pulsbreitenmoduliertes Signal handeln, wobei das Steuersignal entspre chend der Pulsbreitenmodulationsinformationen erzeugt wird, z.B. wird im Steu ersignal ein Folge von Pulsen entsprechend der Pulsfrequenz erzeugt, wobei die Länge der Pulse durch die Pulsdauer bestimmt ist und wobei der erste Zustand während der Pulse eingenommen wird und ansonsten (zwischen den Pulsen) der zweite Zustand eingenommen wird.
Das Regelungsprogramm ist in einem Speicher 17, der insbesondere mit dem Prozessormodul 16 verbunden oder in diesem eingeschlossen sein kann, ge speichert. Dieser Speicher bildet den Arbeitsspeicher (z.B. Random-Access- Memory, RAM) des Prozessormoduls. Allgemein kann der Speicher auch extern zum Prozessormodul oder zu der Zeitgebereinheit sein, wobei die Zeitgeberein heit und im Besonderen das Prozessormodul darauf zugreifen können. Der Mik rocontroller, insbesondere der Steuerungsprozessor, ist bevorzugt dazu in der Lage, das Regelungsprogramm in den Speicher zu schreiben, d.h. eine Neuspei cherung des Regelungsprogramms, insbesondere eines neuen Regelungspro gramms, das das vorherige ersetzt, ist möglich.
Bevorzugt umfasst die Zeitgebereinheit 8 ein Ausgangsmodul 18, das mit dem Ausgang 12 verbunden und das dazu eingerichtet ist, das Steuersignal entspre chend der Steuervorgabe zu erzeugen, wie vorstehend beschrieben. Die Steuer vorgabe wird also vom Prozessormodul 16 an das Ausgangsmodul 18 übermit telt, z.B. über die Routingeinheit. Das Ausgangsmodul 18 kann insbesondere da- zu eingerichtet sein, Signalpegel gemäß einer vorbestimmten Höhe, entspre chend der Stellgröße, zu erzeugen, wenn das Steuersignal ein analoges Signal ist. Im Prinzip kann das Steuersignal auch direkt vom Prozessormodul erzeugt und am Ausgang ausgegeben werden (wobei dann eine entsprechende Verbin dung zwischen Prozessormodul und Ausgang vorzusehen ist), insbesondere wenn ein digitales Steuersignal verwendet wird.
Die Zeitgebereinheit 8 kann weiterhin ein Schnittstellenmodul 22 umfassen, mit dem Zeitgebereinheit 8 mit anderen Elementen, kommunizieren kann. Dies kann insbesondere ein Schnittstellenmodul zur Kommunikationsanbindung an einen Mikrocontroller-Bus 24 des Mikrocontrollers 2 sein. Das Schnittstellenmodul 22 kann mit den einzelnen Modulen (Eingangsmodul, Prozessormodul, Ausgangs modul) des Zeitgebermoduls 8 kommunikativ direkt verbunden sein (durch einfa che Pfeile angedeutet). Es kann allerdings auch eine indirekte Verbindung über die Routingeinheit 22 bestehen.
Neben den dargestellten Modulen kann die Zeitgebereinheit weitere, über die Routingeinheit verbundene Module umfassen, insbesondere weitere Eingangs- module, weitere Prozessormodule und weitere Ausgangsmodule, so dass eine einzelne Zeitgebereinheit zusammen mit mehreren Analog-Digital-Wandlern mehrere Regelgrößen regeln kann.
Weiter ist in Figur 1 eine hier beispielhaft induktive Last 30 gezeigt. Die Regel größe ist entsprechend der elektrische Strom, der durch die induktive Last 30 fließt (die Regelgröße ist störungsbehaftet, da die Belastung der Last aus Sicht der Regelung unbekannt ist). Der Strom fließt von einer Spannungsquelle 32 zu einer Masse 34. Die entsprechende Leitung kann mittels eines Schaltelements 36 zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand hin- und herge schaltet werden, d.h. durch das Schaltelement 36 kann die Regelgröße gesteuert werden. Ein Steueranschluss des Schaltelements 36 ist mit dem Ausgang 8 ver bunden. Das Steuersignal dient also zur Steuerung des Schaltelements bzw. der Stellgröße (etwa An/Aus des Schaltelements). Der Strom durch die Last 30 wird durch einen Sensor 38 (etwa mittels eines Nebenwiderstands über den der Spannungsabfall gemessen wird und als Messsignal an den Eingang 10 des Mik- rocontrollers 2 weitergegeben wird) erfasst, der mit dem Eingang 10 des Mikro controllers 2 verbunden ist, um vom Sensor 38 erfasste Messwerte des elektri schen Stroms als das analoge Messsignal an den Eingang 10 bzw. den Mikro controller 2 zu übertragen.
Als Schaltelement 36 ist bevorzugt ein Halbleiterschaltelement vorgesehen, ins besondere ein Feldeffekttransistor, z.B. ein Metalloxid-Feldeffekttransistor, wie gezeigt. Der Steueranschluss ist dann durch den Gateanschluss des Feldeffekt transistors gebildet. Feldeffekttransistoren sind hier vorteilhaft, da damit hohe Schaltfrequenzen erreicht werden können. Im dargestellten Beispiel ist der erste Zustand des Steuersignals ein High-Pegel, so dass das Schaltelement 36 in ei nen leitenden Zustand schaltet, und der zweite Zustand ein Low-Pegel, so dass das Schaltelement 36 sperrt. Weiter ist in der Figur eine Freilaufdiode 40 darge stellt, die zur induktiven Last 30 parallelgeschaltet werden kann, um Überspan nungen zu verhindern.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zur Zweipunktregelung gemäß einer anderen be vorzugten Ausführungsform. Diese ist im Wesentlichen identisch mit der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform, unterscheidet sich davon jedoch dadurch, dass der Analog-Digital-Wandler 6 hier nicht mit dem Eingangsmodul 14 der Zeitge bereinheit 8 verbunden ist, sondern mit dem Schnittstellenmodul 22 der Zeitge bereinheit 8. Insbesondere ist vorgesehen, dass die digitalen Messsignalwerte vom Analog-Digital-Wandler 6 über einen Mikrocontroller-Bus 24 zum Schnittstel lenmodul 22 übertragen werden.
Vom Schnittstellenmodul 22 werden die digitalen Messsignalwerte dann zum Prozessormodul 16 übertragen, in dem durch ein darin ausgeführtes Regelungs programm die Steuervorgabe bestimmt wird und gegebenenfalls an das Aus gangsmodul 18 übertragen wird, wie oben beschrieben. Auf ein Eingangsmodul kann in diesem Fall verzichtet werden. Alternativ können die digitalen Messsig nalwerte vom Schnittstellenmodul auch zunächst zu einem Eingangsmodul 14 übermittelt werden, etwa, wenn eine Vorverarbeitung durch das Eingangsmodul vorgenommen werden soll. Von vorstehend genanntem Unterschied abgesehen gilt das im Zusammenhang mit Figur 1 Gesagte.

Claims

Ansprüche
1. Mikrocontroller (2) zur Zweipunktregelung einer Regelgröße, der einen Ein gang (10) für ein analoges Messsignal der Regelgröße und einen Ausgang (12) für ein Steuersignal für eine Stellgröße, mit der die Regelgröße beein flusst werden kann, aufweist, umfassend einen Steuerungsprozessor (4), der dazu eingerichtet ist, einen Sollwert für die Regelgröße vorzugeben; einen Analog-Digital-Wandler (6), der mit dem Eingang verbunden ist und der dazu eingerichtet ist, das analoge Messsignal in digitale Messsig nalwerte zu wandeln und Ausgabewerte auszugeben; eine Zeitgebereinheit (8), die ein Prozessormodul (16) aufweist und auf einen Speicher (17) zugreifen kann und die mit dem Steuerungsprozessor (4), dem Analog-Digital-Wandler (6) und dem Ausgang verbunden ist, wobei die Zeitgebereinheit (8) und/oder der Analog-Digital-Wandler (6) dazu eingerichtet ist, den Sollwert vom Steuerungsprozessor (4) zu empfan gen, wobei die Zeitgebereinheit (8) dazu eingerichtet ist, die Ausgabewerte vom Analog-Digital-Wandler (6) zu empfangen, basierend auf den Ausgabewerten eine Steuervorgabe zu bestim men, wobei das Prozessormodul (16) dazu eingerichtet ist, ein im Spei cher (17) gespeichertes Regelungsprogramm auszuführen, um die Steuervorgabe zu bestimmen, das Steuersignal entsprechend der Steuervorgabe zu erzeugen, wobei das Steuersignal zwischen einem ersten und einem zweiten Zu stand wechselt, und das Steuersignal am Ausgang (12) auszugeben.
2. Mikrocontroller nach Anspruch 1, wobei die Zeitgebereinheit (8) dazu einge richtet ist, den Sollwert vom Steuerungsprozessor (4) zu empfangen und zu spei chern, die Messsignalwerte als Ausgabewerte vom Analog-Digital-Wandler (6) zu empfangen, und basierend auf den empfangenen Messsignalwerten und dem gespei cherten Sollwert die Steuervorgabe zu bestimmen.
3. Mikrocontroller nach Anspruch 1 , wobei der Analog-Digital-Wandler (6) eine integrierte Vergleichsfunktionalität aufweist und dazu eingerichtet ist, den Sollwert vom Steuerungsprozessor (4) zu empfangen und bevorzugt zu speichern, den Sollwert mit den Messsignalwerten zu vergleichen, und
Vergleichsergebniswerte als Ausgabewerte auszugeben.
4. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zeitge bereinheit (8) ein Ausgangsmodul (18) umfasst, das dazu eingerichtet ist, die Steuervorgabe vom Prozessormodul zu empfangen und das Steuersignal entsprechend der Steuervorgabe zu erzeugen und bevorzugt zu verzögern.
5. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zeitge bereinheit (8) ein Eingangsmodul (14) umfasst, das dazu eingerichtet ist, ei ne Vorverarbeitung, insbesondere eine Filterung und/oder eine Mittelung, von Eingangswerten durchzuführen, wobei bevorzugt das Eingangsmodul mit dem Analog-Digital-Wandler verbunden ist und dazu eingerichtet ist, dessen Ausgabewerte zu empfangen.
6. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zeitge bereinheit (8) ein einem Mikrocontroller-Bus (24) verbundenes Schnittstel lenmodul (22) umfasst, das dazu eingerichtet ist, die Ausgabewerte zu emp fangen.
7. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Steue rungsprozessor (4) gemäß einer Steuerungsprozessor-Zeitbasis getaktet ist, der Analog-Digital-Wandler (6) gemäß einer Wandler-Zeitbasis getaktet ist und die Zeitgebereinheit (8) gemäß wenigstens einer Zeitgeber-Zeitbasis ge taktet ist; wobei die Steuerungsprozessor-Zeitbasis und/oder die Wandler- Zeitbasis und/oder die wenigstens eine Zeitgeber-Zeitbasis unabhängig von einander einstellbar sind.
8. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Mikro controller, insbesondere der Steuerungsprozessor (4) oder die Zeitgeberein heit (8), dazu eingerichtet ist, das Regelungsprogramm in den Speicher (17) zu schreiben, um es in dem Speicher zu speichern.
9. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuer vorgabe ein Vergleichsergebnis der Messsignalwerte mit dem Sollwert um fasst, und wobei das Steuersignal so erzeugt wird, dass es den ersten Zu stand einnimmt, wenn der jeweilige Messsignalwert kleiner als der Sollwert ist, und den zweiten Zustand einnimmt, wenn der jeweilige Messsignalwert nicht kleiner als der Sollwert ist.
10. Mikrocontroller nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuervorgabe eine Pulsbreitenmodulationsinformation für ein pulsbreiten moduliertes Signal umfasst, und das Steuersignal entsprechend der Puls breitenmodulationsinformationen zwischen dem ersten und dem zweiten Zu stand wechselt.
11. System zur Zweipunktregelung einer Regelgröße, umfassend einen Mikro controller (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ein mit dem Aus gang (12) des Mikrocontrollers verbundenes Schaltelement (36), insbeson dere ein Halbleiterschaltelement, und einen mit dem Eingang (10) des Mik rocontrollers verbundenen Sensor (38); wobei das Schaltelement dazu ein gerichtet ist, die Regelgröße zu steuern, und wobei der Sensor dazu einge richtet ist, die Regelgröße zu erfassen.
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