DE2442066A1

DE2442066A1 - Steuersystem fuer elektrische geraete

Info

Publication number: DE2442066A1
Application number: DE2442066A
Authority: DE
Inventors: Hyogo Himeji; Mitsuaki Ishii; Kazuo Nii; Osamu Shimizu; Shizuo Sumida; Atsushi Ueda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1973-09-03
Filing date: 1974-09-03
Publication date: 1975-04-03
Also published as: JPS5049586A; US3965366A; DE2442066C3; DE2442066B2

Description

ME-X- 184

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan. Toyo Kogyo Co. Ltd., Aki-gun, Hiroshima-ken/Japan

Steuersystem für elektrische Geräte

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für elektrische Geräte zur Steuerung einer Vielzahl elektrischer Geräte durch ein getastetes Zeitmultiplex-System.

Bis jetzt wurden im Falle einer Steuerung einer Vielzahl elektrischer Lasten durch entsprechende &fc.$ueif schalter die elektrischen Lasten mit den Sehaltern entsprechend der Steuerungsaufgabe verbunden. Figur 1 zeigt eine vereinfachte Aufführungsform eines konventionellen Systems. In Figur 1 bezeichnen die Bezugsziffern (1) eine Stromquelle; (2), (3), (4) bezeichnen Steuerschalter; (5), (6), (7) bezeichnen die zu steuernden elektrischen Lasten; (8a), (8b), (9a), (9b), (9c), (9d) bezeichnen die entsprechenden elektrischen Verdrahtungen zwischen der Stromquelle(l)und den Steuerschaltern (2), (3), (4) und den elektrischen Lasten (5), (6), (7) je nach der Steuerungsaufgabe. Die Ausführungsform der Figur 1 kann auf verschiedene Folgesteuergeräte angewendet werden; elektrische Systeme in Automobilen, Rufanzeigegeräte in Fabriken, Ventilsteuerungen in Tankschiffen, u.s.w.

Sogar in dem einfachen Falle der Figur 6, werden 6 Drähte für die elektrische Verdrahtung benötigt. In diesem Falle ist die Rückführungsleitung von den elektrischen Lasten

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Cm ^mm

(5), (6), (7) zur Stromquelle (1) die Erde. Wenn die Rück- - \ fuhrungsleitungen jede durch eine Verdrahtung gebildet werden, wurden weitere 3 Drähte benötigt. Wie aus dieser Dis- ^: kussion sofort klar wird, wird die elektrische Verdrahtung · ü für die Verbindungen recht kompliziert, wenn die Zahl der _ ι' elektrischen Lasten oder Steuerschalter sich erhöht, wobei j die Zahl der falschen Verdrahtungen und der auftretenden ! Fehler sich erhöht. Darüberhinaus ist dann auch die Fehlersuche und die Wartung recht schwierig. ' ;

In dem Falle, daß man die Steueraufgabe durch die Steuer- ' schalter ändern möchte, ist es bisher nötig gewesen, die Verbindungen der elektrischen Verdrahtungen in jedem Falle zu ändern. Wenn sehr viele Steuerschalter Verwendung finden, ist es recht schwierig, die Verdrahtung zu ändern. Obendrein werden die Längen der elektrischen Drähte unsagbar, lang, ■... . . \ wenn die Steuerschalter von den elektrischen Lasten eins~-.t.)' \ große Entfernung haben.

Es ist, Aufgabe der Erfindung, ein ausgezeichnetes Steuer- j system für elektrische Geräte zu schaffen, welches die : oben erwähnten Nachteile nicht hat, nämlich ein Gerät · zur Steuerung einer Vielzahl von Signalquellen und elalc- _r ■ _■ trischer Lasten mit Hilfe eines Zeit-Multiplexsysterns. Durch die Erfindung soll außerdem die Zahl der geführten elektrischen Drähte und die Zahl der Anschlußpunkte für die Verdrahtung der elektrischen Geräte verringert werden. Weiterhin soll die Erfindung ein Steuersystem schaffen, in welchem das Betriebssystem leicht geändert werden kann, indem in einem Zentrum über die Betriebsmoden zwischen den Signalquellen und den elektrischen Lasten entschieden ■ wird. Weiterhin soll das Steuersystem Fehlerzustände der

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elektrischen Geräte erkennen und auf diese Weise die Wartung des Systems erleichtern. Schließlich soll mit der Erfindung ein Steuersystem geschaffen werden, in welchem alle Geräte aus elektronischen Bauteilen bestehen, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht und die Kosten erniedrigt werden.

Diese Aufgaben der vorliegenden Erfindung wurden durch Schaffung eines Steuersystems für elektrische Geräte gelöst, welches ein zentrales Betriebs- oder Verarbeitungsgerät, eine Übertragungsleitung zur Übertragung von Zeitmultiplexsignalen, und eine Vielzahl von peripheren Betriebs- oder Verarbeitungsgeräten umfasst, wobei,das zentrale Verarbeitungsgerät die Betriebs- oder Betätigungssignale und die Fehlersignale der Signalquellen, sowie die Fehlersignale der elektrischen Lasten als Zeitmultiplexsignale empfängt, daraufhin logische.Operationen mit Hilfe der Steuerfunktion des Gerätes ausführt, Betätigungssignale für die elektrischen Lasten erzeugt, und das Betätigungssignal Zeitmultiplexsignal überträgt. Das periphere Signalverarbeitungsgerät stellt fest, ob es sich um einen Betriebszustand oder einen Fehlerzustand der Signalquellen handelt bzw. um einen Fehlerzustand der elektrischen Lasten und gibt daraufhin ein Signal an das zentrale Verarbeitungsgerät zurück, bzw. setzt die elektrischen Lasten mit Hilfe des Betätigungssignals, welches von dem zentralen Verarbeitungsgerät abgegeben wurde, in Betrieb.

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Im folgenden werden die wesentlichen Züge der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben:

Figur 1 stellt ein Verdrahtungsdiagramm eines herkömmlichen Systems dar;

Figur 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Figur 3 ist ein detailliertes Blockschaltbild des
zentralen Verarbeitungsgerätes der Figur 2;

Figur 4 ist ein detailliertes Blockschaltbild des peripheren Verarbeitungsgerätes der Figur 2;

Figur 5 (a), 5 (b) zeigt Wellenformen der Multiplexsignale in dem Gerät der Figur 3 und der Figur 4;

Figur 6 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform des Rücksignal-Erzeugungsteils (350) der Figuren 2 und 4 an den elektrischen Lasten darstellt;

Figur 7 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform

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des Rücksignal-Erzeugungsteils (35Oc) an dem Steuerschalter (21) darstellt;

Figuren 8 (A¹), (B'), (C) zeigen Wellenformen des MuItiplexsignals in einem anderen Signalübertragungssystem; und Figur 9 zeigt die Wellenform eines Multiplexsignals in einem weiteren Signalübertragungssystem.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform eines typischen Steuerungssystems für elektrische Geräte gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.

In Figur 2 bezeichnen die Bezugsziffern (100) ein zentrales Betriebsgerät, das folgende Teile umfasst: Ein Zeitsteuerteil (110), ein Steuerteil (120), ein Speicherteil (130) und ein Betriebsteil (140), sowie ein Betriebsteil für Ein-/ Ausgabe (150). Die Bezugsziffer (200) bezeichnet eine MuItipi exsignal-Übertragungsleitung.

Eine Vielzahl von peripheren Betriebsgeräten (300a), (300b), (300c) umfassen entsprechend die folgenden Teile: Betriebsteile für Ein-/Ausgang (310a), (310b), (310c); Signaltrennstufen (32Oa), (32Ob), (32Oc); Treiberstufen (33Oa), (33Ob₁), (33Ob₂); Rücksignal-Zusammensetzstufen (34Oa), (34Ob), (34Oc); und Rücksignal-Erzeugungsteile(35Oa), (35Ob₁), (35Ob₂), (35Oc). Die Bezugsziffern (11), (12), (13), (21) bezeichnen elektrische Geräte; (11), (12), (13) bezeichnen elektrische Lasten und (21) bezeichnet einen Steuerschalter, wobei die Zahl der elektrischen Geräte je nach Bedarf erhöht oder erniedrigt werden kann. Die gewünschte Anzahl der peripheren Betriebsgeräte kann in Abhängigkeit von der Zahl der elektrischen Geräte vorgegeben werden.

In der Ausführungsform der Figur 2,sind 3 periphere Betriebsgeräte dargestellt. Das periphere Betriebsgeräti300a) entspricht einer elektrischen Last (11), das periphere Betriebs-

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gerät (300b) entspricht 2 elektrischen Lasten (12), (13), und das periphere Betriebsgerät (300c) entspricht einer Signalquelle (21) eines Steuerschalters. Die Grundstruktur eines jeden peripheren Betriebsgerätes (300a), (300b), (300c). ist gleich,obwohl die Anzahl der Blöcke je nach dem Typ und der Anzahl der entsprechenden elektrischen Geräte verschieden sein kann.

Energie wird dem System durch eine Stromquelle (nicht dargestellt) zugeführt.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Ausführungsform der Figur 2 näher beschrieben.

In dem zentralen Betriebsgerät (100) erzeugt der Zeitsteuerteil (110) Taktbefehlesignale für das System. Das Referenztaktsignal wird zur Synchronisation der verschiedenen Teile erzeugt, und das Ein-/Ausgangs-Taktsignal und das Operations-. Taktsignal werden in dem zentralen Betriebsgerät erzeugt.

Der Steuerteil (120) steuert das Einlesen und das Auslesen der Daten in den und von dem Speicherteil (130) und die Arbeitsweise des Betriebsteils (140). Der Speicherteil (130) speichert die Daten der elektrischen Geräte (11), (12), (13), (21), welche die Informationen über den ein- oder ausgeschalteten Zustand des Steuerschalters sowie die Informationen über den ein- oder ausgeschalteten Zustand der elektrischen Lasten enthält, oder auch die Information über Fehler in den elektrischen Geräten. Der Betriebsteil (140) wirkt auf die Daten in dem Speicherteil (130) je nach abgegebenem Befehl durch den Steuerteil (120), wodurch das Betätigungssignal für die elektrischen Lasten erzeugt wird, welches einem Fehlerzustand des Steuerschalters oder der elektrischen Geräte entspricht. Das Ergebnis dieser Bedienung wird wiederum

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in dem Speicherteil (130) abgespeichert.

Der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (150) überträgt das Betätigungssignal an die elektrischen Lasten zur gewünschten Zeit als Zeitmultiplexsignale auf die Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200), und er empfängt auch die von den peripheren Betriebsgeräten zurückgesendeten Signale wie das Betätigungssignal, das Fehlersignal der Signalquelle (21), und das Fehlersignal der elektrischen Lasten'(11), (12), (13), wobei die Rücksigna'le anschließend in den Speicherteil (130) eingegeben werden. Die Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200) ist gewöhnlich mit allen peripheren Betriebsgeräten (300a), (300b), (300c) verbunden und überträgt das Zeitmultiplexsignal.

Die Grundstrukturen des peripheren Betriebsgeräts (300a), (300b), (300c) sind im wesentlichen die selben, obwohl geringfügige Unterschiede je nach dem Typ und der Z_ahl der elektrischen Geräte auftreten. In dem peripheren Betriebsgerät (300a) empfängt der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (310a) das MuItplexsignal von der Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200) und überträgt es auf die Signaltrennstufe (32Oa). In der Signal trennstufe (32Oa), wird das Signal, das der elektrischen Last (11) zugeordnet ist, von dem Multiplexsignal abgetrennt. Die Treiberstufe (33Oa) demoduliert das abgetrennte Signal und verstärkt es, um die elektrische Last (11) zu treiben. Der Rücksignal-Erzeugungsteil (35Oa) stellt einen Fehlerzustand der elektrischen Last (11) fest. Das Rücksignal, das den Fehlerzustand anzeigt, wird durch die Zusammensetzstufe(34Oa) zu dem Zeitmultiplexsignal zusammengesetzt, und das Zeitmultiplexsignal wird dann durch das Betriebsgerät für die Ein-/Ausgabe (310a) auf die Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200) übertragen und wird'dann an das zentrale Betriebsgerät (100) zurückgegeben. An das

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periphere Betriebsgerät (_t3OOb) sind zwei elektrische Lasten angeschlossen, wodurch sich die Zahl der Blöcke verglichen mit dem peripheren Betriebsgerät (30Oa) erhöht. Beide haben jedoch im wesentlichen die gleiche Grundstruktur. Da die elektrischen Lasten (12), (13) miteinander zusammenhängen, trennt die Signaltrennstufe (32Ob) die Signale ab, die den beiden elektrischen Lasten zugeordnet sind. Es werden 2 Treiberstufen (23Ob₁), (33Ob₂) benötigt sowie 2 Rücksignal-Erzeugungsteile (35Ob.), (350ft.). Die Rücksignal-Zusammensetzstufe (34Ob) setzt die Rücksignale der beiden elektrischen Lasten (12), (13) zusammen und bildet das Zeitmultiplexsignal. Der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (310b) ist der gleiche wie der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (310a).

Vergleicht man das periphere Betriebsgerät (300a) mit dem peripheren Betriebsgerät (300b), so sind die beiden Blöcke der Treiberstufen (33Ob₁), (33Ob₂) und die beiden Blöcke der Rücksignal-Erzeugungsteile (35Ob_x.), (35Ob_?) entsprechend mit den beiden elektrischen Lasten (12), (13) in einer Weise verbunden wie die gleichen Blöcke der Treiberstufe (33Oa) und des Rücksignal-Erzeugungsteils (35Oa).

Die Signaltrennstufe (32Ob) und die Rück signal-Zusammensetzstufe (34Öb) sind von der Signal trennstufe (32Oa) und der Rücksignal-Zusammensetzstufe (34Oa) geringfügig verschieden, da zwei Signale abgetrennt werden müssen, sie besitzen jedoch im wesentlichen die gleichen Teile. Einzelheiten werden an Hand der Figur 4 erläutert. In dem peripheren Betriebsgerät (300b), sind der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (310b), die Signaltrennstufe (32Ob) und die Rücksignal-Zusammensetzstufe (34Ob) die wesentlichen Einheiten. Dementsprechend kann die Struktur des peripheren Betriebsgerätes (300b) recht einfach und wirtschaftlich im Vergleich mit einer Struktur sein,

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bei der 2 periphere Betriebsgeräte (30Oa) verwendet werden, wenn nur 3 elektrische Lasten (12), (13) behandelt werden sollen. In dem Falle, daß eine größere Zahl von miteinander zusammenhängenden elektrischen Geräten angeschlossen werden soll, ist dieser Vorteil beträchtlich.

Zusammenhängende elektrische Geräte sind solche Geräte, die in der Nähe eines peripheren Betriebsgerätes angeordnet sind. Wenn der Abstand sehr groß ist, ist eine lange Verdrahtung notwendig und der Vorteil dieses Systems nimmt ab.

Das periphere Betriebsgerät (300c) ist mit der Signalquelle (21) welche einem elektrischen Gerät zugeordnet ist, verbunden. Da das elektrische Gerät in Form eines Steuerschalters als Signalquelle (21) ausgebildet ist, entfällt die Treiberstufe. Da das Betätigungssignal und das Fehlersignal der Signalquelle (21) zurückgegeben werden, geben die Rücksignal-Erzeugungsstufe (35Oc) und die Rücksignal-Zusammensetzstufe (34Oc) 2 Signale zurück. Wenn mehr als 2 Signalquellen angeschlossen sind, erhöht sich die Zahl der Blöcke der Rücksignal-Erzeugungsstufe (35Oc) entsprechend den Verhältnissen in dem peripheren Betriebsgerät (300b). Es können jedoch darüberhinaus auf diese Weise auch eine Signalquelle und eine elektrische Last mit einem peripheren Betriebsgerät verbunden werden, da die Struktur des peripheren Betriebsgerätes für eine Signalquelle im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige für eine elektrische ^Last. Diese Tatsache wird noch klarer in der folgenden detaillierten Beschreibung der Geräte.

Figur 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm des zentralen Betriebsgerätes (100); und

Figur 4 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines typischen peripheren Betriebsgerätes (300); und

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Figur 5 (a), 5 (b) zeigt Multiplexsignal-Wellenformen.

In den Figuren 3 und 4 bezeichnen die gleichen Bezugsziffern identische oder einander entsprechende Teile. In Figur 3 bezeichnet die Bezugsziffer (111) ein Oszillator- · teil, (112) bezeichnet ein Taktgeberteil, (113) bezeichnet ein Multiplexsignal-Taktgeberteil, und (114) bezeichnet ein Synchronisationssignalgeberteil.

Das Zeitsteuerteil besteht aus vier Blöcken (111), (112), (113), (114). Die Bezugsziffer (121) bezeichnet ein Betriebssteuerteil, (122) bezeichnet ein Auslesesteuerteil, (123) bezeichnet ein Einlesesteuerteil." Der Steuerteil (120) besteht aus drei Blöcken (121), (122), (123).

Die Bezugsziffer (151) bezeichnet ein Ausgangssignal-Betriebsteil, (152) bezeichnet ein Eingangssignal-Betriebsteil, (153), (154), (155) bezeichnen Pufferschaltungen. Der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (150) besteht aus fünf Blöcken (151), (152), (153), (154), (155).

Die Bezugsziffer (210) bezeichnet eine Taktsignal-Übertragungs leitung, (220) bezeichnet eine Datensignal-Übertragungsleitung. Die Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200) besteht aus zwei Übertragungsleitungen (210), (220).

In Figur 4 bezeichnen die Bezugsziffern (311), (312), (313) Pufferschaltungen. Der Betriebsteil für Ein-/Ausgabe (310) besteht aus drei Schaltungen.

Die Bezugsziffer (321) bezeichnet eine Synchronisationssignal-Trennstufe, (322) bezeichnet eine Adresstrennstufe und (323) bezeichnet ein Datenaufnahmeteil. Die Bezugsziffer (330) be-

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zeichnet eine Daten-Modulationsstufe, und (332) bezeichnet ■ein Verstärkerteil. Die Treiberstufe (330) besteht aus zwei Blöcken (331), (332).

Die Bezugsziffer (351) bezeichnet ein Potential-Erkennungsteil , und (352) bezeichnet eine Rücksignal-Erkennüngs- teil . Der Rücksignal-Erzeugungsteil (350) besteht aus zwei Blöcken (351), (352). Die Bezugsziffer (10) bezeichnet eine elektrische Last.

Figur 5(A) stellt die Wellenform des Taktsignals auf der Taktsignalübertragungsleitung (210) dar, worin (t) die Wiederholperiode des Taktsignals, und (211) den Taktpuls bezeichnen.

Figur 5(B) stellt die Wellenform des Datensignals auf der Datensignal-Übertragungsleitung (220) dar, wobei die Bezügsziffern (221) ein Synchronisationssignal, (222) ein Betätigungs-Signalbit , (223) ein Fehlersignalbit, und (T) eine Wiederholperiode des MuItiplexsignales bezeichnen.

An Hand von Figur 5 wird nachfolgend die Wirkungsweise der Geräte von Figur 3 und 4 dargestellt. Ebenso wird die Struktur des MuItiplexsignals an Hand der Figur 5 beschrieben.

Das Taktsignal (A) liefert den zeitlichen Bezug für das Zeitmultiplexsignal und wird als Impulssignal von konstanter Wiederholdauer an alle Geräte gemeinsam übertragen. In dem Datensignal (B) liefert das Synchronisationssignal (221) eine Bezugszeit für die Zeitmessung des Multiplexsignals, und das Datensignal wird nach einer konstanten Wiederholdauer (T) wiederholt.

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Um das Synchronisationssignal (221) unterscheiden zu können, wird seine Breite auf mehr als zwei Pulsbreiten des Taktpulses festgesetzt, wodurch das Betätigungssignal (222) von dem Fehlersignal (223) unterschieden werden kann, welche beide nur eine Pulsbreite des Taktsignals haben. In Figur 5 entspricht die Breite des Synchronisationssignals drei Impulsbreiten des Taktimpulses. Man kann sich verschiedene Möglichkeiten der Unterscheidung des Synchronisationssignals vorstellen wie die Änderung der Impulsbreite oder Änderung der Polarität, u.s.w.

Nachdem Synchronisationssignal (221), werden die Daten des Zeitmultiplexsignals an alle elektrischen Geräte übertragen. In Figur 5 werden die Daten an (n) verschiedene Typen elektrischer Geräte übertragen, und die Zeitperioden für jedes elektrische Gerät sind durch die Kanalzeitperioden (CH.), (CHp), ... (CH ) bezeichnet. Die zeitliche Lage einer Kanalzeitperiode wird als ihre: Adresse bezeichnet. Die Kanalzeitperioden werden nach der Wiederholdauer (T) wiederholt. Während jeder Periode (T) wird das Signal für die elektrischen Geräte übertragen und empfangen.

Das Signal für jedes elektrische Gerät ist innerhalb der Kanalzeitperiode mit zwei Impulsen des Taktsignals dargestellt. Einer der beiden Pulse ist der Betätigungssignalpuls (222) zur Anzeige des Betriebszustandes des elek-

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trischen Gerätes und der andere Impuls ist der Fehlersignalimpuls (223) zur Anzeige eines Fehlerzustandes des elektrischen Gerätes. Das zentrale Verarbeitungsgerät (300) überträgt das aus dem Taktsignal abgeleitete Synchronisationssignal (221), und das Datensignal als Betätigungssignalimpuls (222) für die elektrische Last. Das periphere Verarbeitungsgerät (300) gibt den Fehlersignalimpuls (223) und den Betätigungssignalimpuls für den Steuerschalter zurück. Das Betätigungssignal (222) wird von dem ZentralVerarbeitungsgerät (100) übertragen oder von dem peripheren Verarbeitungsgerät (300) zurückgegeben. Dies geht deshalb, da es klar ist, welches der elektrischen Geräte eine elektrische Last oder eine Signalquelle bei der Zuordnung der Kanalzeitperioden zu den elektrischen Geräten ist. Dementsprechend werden die Signale nicht von beiden Geräten (100), (300) erzeugt.

In dem zentralen Verarbeitungsgerät der Figur 3, ist der Oszillatorteil (111) ein gewöhnlicher Schwingkreis für Rechteckimpulse konstanter Frequenz, und er kann als gewöhnlicher instabiler Multivibrator oder als Quarzoszillator ausgebildet sein. Der Multiplexsignal-Taktgeberteil (113) erzeugt das Multiplextaktsignal

in (211) mit einer Periode (t), wie Figur 5(A) dargestellt, durch Frequenzteilung der von dem Oszillatorteil erzeugten Pulsfolge und er kann als gewöhnliche Zählschal-

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tung ausgebildet sein. Der Synchronisationssignalgeberteil (114) erzeugt das Synchronisationssignal (221), in Figur 5 (B) dargestellt, und entsprechend wird das Multiplextaktsignal (211), welches durch den Multiplexsignalgeberteil (113) abgegeben wird, frequenzunterteilt.

Der Synchronisationssignalgeber (114) kann aus einer Z.Mhlschaltung und einer Gatterschaltung gebildet werden. Der Steuertaktsignal-Geberteil (112) erzeugt das Zeitsignal zur Aktivierung des Steuerteils (12O)jdes Speicherteils (13O)₃ des Verarbeitungsteils (140)jwobei jeweils ein Impuls von gewünschter Frequenz und Impulsbreite in Einheiten der Taktsignalimpulsbreite des Oszillators(111) erzeugt werden.

Der Synchronisationssignal-Taktgeberteil (114) wird durch eine Zählschaltung und eine Gatterschaltung gebildet.

In dem Steuerteil (120) wählt der Einlese-Steuerteil (123) die gewünschten Daten aus dem Rücksignal, welches von dem peripheren Verarbeitungsgerät (300) zurückgesendet wird, aus, wählt die Adresse in dem Speicherteil (130) an und legt die Daten in dem Speicherteil (130) ab. Das Verarbeitungssteuerteil (121) liest die geeigneten Daten aus dem Speicherteil (130) in dem Verarbeitungsteil (140), und speichert die Daten nach ihrer Verarbeitung wieder in einer vorherbestimmten Adresse des Speicherteils (130) ab, aus den gespeicherten Daten auf Anweisung des Einlese-

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steuerteils (123) das Betätigungssignal für die elektischen Geräte zu erzeugen.

Der Auslesesteuerteil (122) liest das Ergebnis der Verarbeitung aus dem Speicherteil (130) aus, um die elektrischen Geräte zu aktivieren. Der Verarbeitungssteuerteil (121), der Auslesesteuerteil (122), und der Einlesesteuerteil (12 3) können aus einem gewöhnlichen Nur-Lesespeicher (Read Only Memory , nachfolgend mit ROM bezeichnet) bestehen. Der Speicherteil (130) sollte die gewünschten Daten in gewünschten Zeitabständen ein- und auslesen können, und kann aus einem gewöhnlichen Schreib- Lesespeicher (Random Access Memory , im folgenden mit RAM bezeichnet)bestehen. Der Verarbeitungsteil (140) kann aus gewöhnlichen logischen Schaltkreisen bestehen.

In dem Ein-/Ausgabeverarbeitungsteil (150), konvertiert der Ausgangssignal-Verarbeitungsteil (151) die aus dem Speicherteil (130) durch Anweisung des Auslesesteuerteils (122) ausgelesenen Daten zu einem Multiplexsignalimpuls, und liefert damit das Betätigungssignal (222) mit einer gewünschten zeitlichen Lage und Impulsbreite.

Der Eingangssignal-Verarbeitungsteil (152) liest das Rücksignal, welches von dem. peripheren Verarbeitungsgerät (300) abgegeben wird, aus dem Signal auf der Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200) unter geeigneter zeitlicher Bedingung. Der Ausgangssignal-Verarbeitungsteil (151) und

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Eingangssignal-Verarbeitungsteil (152) bilden ein Interface zur Herstellung der zeitlichen Bedingungen für die Datenverarbeitung in dem zentralen Verarbeitungsgerät (100) und dem MuItiplexsignal auf der MuItiplexsianal-Übertragungsleitung (200).

Der Ausgangssignal-Verarbeitungsteil (151) und der Eingangssignal-Verarbeitungsteil (152) können durch Kombinationen von Gatterschaltungen gebildet werden.

Die Pufferschaltungen (153), (154) setzen den Potentialpegel um, um so die Wirkung äußerer Störspannungen auf das Taktsignal und das Datensignal zu vermindern und so das zentrale Verarbeitungsgerät (100) vor dem äußeren Spannungsverhalten auf der Übertragungsleitung (200) zu schützen. Die Pufferschaltung (155) setzt das Signal, welches auf den Potentialpegel auf der Übertragungsleitung (200) umgesetzt wurde, auf einen für das zentrale Verarbeitungsgerät (100) verwendbaren Pegel um, und auch die Pufferschaltung (155) verhindert die Übertragung äußerer Störungen. Die Pufferschaltungen (153), (154), (155) können aus einer gewöhnlichen Schaltung bestehend aus Transistor, Widerstand und Kapazität zusammengesetzt sein.

In dem peripheren Verarbeitungsgerät (300) der Figur 4, setzen die Pufferschaltungen (311), (312) das Signal, welches auf den Potentialpegel auf der Multiplexsignal-

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Übertragungsleitung (200) umgesetzt wurde, auf einen für das periphere Verarbeitungsgerät (300) geeigneten Pegel um ., und auch diese Pufferschaltungen (311), (312) verhindern die Übertragung äußerer Störspannungen. Die Pufferschaltung (313) setzt das Signal, welches von dem peripheren Verarbeitungsgerät (300) abgegeben wird, in seinem Potentialpegel um, und wird dann auf der Multiplexsignal-Übertragungsleitung (200) übertragen und auf die Pufferschaltungen (153), (154) gegeben.

In der Signaltrennstufe (320) hat die Synchronisationssignal-Trennstufe (321) die Aufgabe, das Synchronisationssignal (221) aus dem Datensignal nachzuweisen und abzutrennen, wodurch der Bezugszeitpunkt des Multiplexsignals bestimmt werden kann. Die Synchronisationssignal-Trennstufe (321) trennt das Synchronisationssignal (221) durch Abzählung der Taktimpulse (221), da das Synchronisationssignal eine Pulsbreite von mehr als zwei Pulsen des Taktimpulses (221) besitzt. Die Synchronisationssignal-Trennstufe (321) kann aus einer Zählschaltung bestehen.

Die Adresstrennstufe (222) stellt die Kanalzeitperiode der dem peripheren Verarbeitungsgerät (300) zugeordneten elektrischen Last (10) fest, wodurch die Zeit des der elektrischen Last entsprechenden Betätigungssignals (222)

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und die Zeit für das Fehlersignal (223) zugewiesen werden. Die Adresstrennstufe (322) kann aus einer Zähl-Dekodierschaltung bestehen. Die Zählschaltung wird durch das Synchronisationssignal (221), welches durch die Synchronisationssignal-Trennstufe (321) nachgewiesen wird, zurückgesetzt, wodurch der Taktimpuls (211) abgezählt wird. Die Dekodierschaltung dekodiert den Ausgang der Zählschaltung und es wird ein Ausgangssignal erzeugt, wenn ein vorherbestimmter Wert erreicht wird. Das Setzen des Dekodierers hängt von der Kanalzeit ab, die der elektrischen Last zugewiesen wird.

In dem Falle (CHj, wird der Dekodierer so gesetzt, daß er den ersten und zweiten Impuls nach dem Synchronisationssignal (221) als Dekodierausgang abgibt. In dem Falle (CHJ, gibt der Dekodierer den dritten und vierten Impuls nach dem Synchronisationssignal als Dekodierausgang ab. Der Datenerkennungsteil (323) erkennt das Betätigungssignal (222) an dem Datensignal in der Kanalzeitperiode, welche durch die Adresstrennstufe (322) abgeteilt wird, wodurch es möglich ist, mit Hilfe des Datenerkennungsteils (323) das Signal für die elektrische Last (10) abzutrennen, welches von dem zentralen Verarbeitungsgerät (100) übertragen wurde. Die Datenerkennungsstufe (223) kann aus einer Gatterschaltung bestehen. Es ist in der Treiber-

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stufe (330) notwendig, das Betätigungssignal während der Wiederholperiode (T) des MuItiplexsignals durch die Datendemodulationsstufe (331) aufrecht zu erhalten, da das Betätigungssignal (222), welches durch den Datenerkennungsteil (323) abgetrennt wurde, ein Impulssignal ist.

Die Datendemodulationsstufe (331) kann aus einer flip-, flop-Schaltung oder einer integrierten Schaltung bestehen. Die Verstärkerstufe (332) verstärkt den Ausgang der Demodulationsstufe (331) auf einen zum Treiben·..der elektrischen Last (10) notwendigen Pegel, wodurch die elektische Last (10) getrieben wird. Die Verstärkerstufe kann aus einer Transistorverstärkungsschaltung bestehen.

In dem Rücksignal-Erzeugungsteil (350) erkennteer Potentialerkennungsteil (351) die Spannung zwischen der elektrischen Last (10) und dem Verstärkerteil (332). Der Fehlerzustand der elektrischen Last (10) kann durch Vergleich des Ausgangs des Potentialerkennungsteils (351).mit dem Daten-, bit für die elektrische Last (10) in der Datendemodulationsstufe (331) festgestellt werden. Die Erkennung des Fehlerzustandes wird anhand von Figur 6 beschrieben. In der Rücksignal-Zusammensetzstufe (340) wird das von dem Rücksignal-Erkennungsteil (352) erkannte Fehlersignal als Fehlersignal (223) zurückgegeben, und zwar, während der Kanalzeitperiode, welche durch die Adresstrennstufe

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(322) abgeteilt wird, um das Fehlersignal über die Datensignal-Übertragungsleitung (220) während der gewünschten Zeitperiode zu übertragen.

Die Rücksignal-Zusammensetzstufe (340) kann aus einer Gatterschaltung bestehen. Das Fehlersignal (223), welches von der Rücksignal-Zusammensetztstufe (340) abgegeben wird, wird durch die Pufferschaltung (313) auf die Datensignal-Übertragungsleitung ausgegeben. ■j

In der dargestellten Ausführungsform des peripheren Verarbeitungsgeräts (300) ist nur eine elektrische Last (10) als entsprechendes elektrisches Gerät angegeben. Es ist jedoch auch möglich, durch Erhöhung der Zahl der Blöcke zwei elektrische Lasten zu betreiben. Das heißt, die zwei Kanalzeitperioden werden durch die Adresstrennstufe (322) getrennt, und die zwei Dekodierschaltungen werden entsprechend gesetzt.

Der Datenerkennungsteil (323), die Datendemodulationsstufe (331) und der Verstärkerteil (332) werden jeder elektrischen Last entsprechend zugeordnet, ebenso der ^Rücksignal-Erzeugungsteil (350). Die Rücksignal-Zusammensetzstufe (340) setzt die Rücksignale für die beiden elektrischen Lasten zusammen. Wie schon oben ausgeführt, kann mehr als die Hälfte der Struktur des peripheren

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Verarbeitungsgeräts (300) gemeinsam benutzt werden,, wenn zwei elektrische Lasten angeschlossen sind. Dementsprechend ist eine solche Struktur von größerem Vorteil als zwei periphere Verarbeitungsgeräte (300).Im Falle von mehr als zwei elektrischen Lasten gelten ähnliche Überlegungen. Ist das entsprechende elektrische Gerät ein Steuerschalter, wird die Treiberstufe (330) nicht benötigt, wie aus Figur 2 ersichtlich. Ebenso wird der Datenerkennungsteil (323) nicht benötigt. In dem Rücksignal-Erzeugungsteil (350), einem Betriebs- und Fehlerzustand der Signalquelle durch Messung der Signalspannung des Schalters bestimmt werden.

Im folgenden wird die Ausführungsform anhand der Figur beschrieben. In der Rücksignal-Zusammensetz stufe (340) . werden der Betriebs- und der Fehlerzustand des Stauerschalters als Multiplexsignal in der Kanalzeitperiode, welche durch die Adresstrennstüfe (322) abgeteilt wird, zurückgegeben. Wenn das zugehörige elektrische Gerät ein Steuerschalter ist, wird ein Teil in der Struktur des peripheren Verarbeitungsgerätes modifiziert oder weggelassen gegenüber dem Fall einer elektrischen Last. Wären darüberhinaus zwei Steuerschalter angeschlossen, können sie durch nur ein peripheres Verarbeitungsgerät, wie in dem Fall der elektrischen Lasten dargestellt ist.

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betrieben werden. Wenn ein Steuerschalter als Signalquelle und eine elektrische Last kombiniert werden, muß die Struktur des peripheren Verarbeitungsgerätes nicht wesentlich geändert werden, und beide können durch nur ein einziges peripheres Verarbeitungsgerät betrieben werden.

Anhand der Figuren 6 und 7 wird die Ausführungsform des Rücksignal-Erzeugungsteils (350) beschrieben. In den Figuren 6 und 7 bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in der Figur 4.

In Figur 6 ist das elektrische Gerät eine elektrische Last und Figur 7 ist das elektrische Gerät eine Signalquelle in Form eines Steuerschalters. In Figur 6 bezeichnet die Bezugsziffer (333) einen Transistor, (353), (355),

(357) bezeichnen Widerstände, (354) bezeichnet eine Konstantspannungsdiode, (356) bezeichnet einen Transistor,

(358) bezeichnet einen UND-Gatter, (359) bezeichnet einen NOR-Gatter, und (360) bezeichnet ein ODER-Gatter. Der Ausgang der Datendemodulationsstufe (331) liegt an dem Punkt(A). Der Verstärkerteil (332) ist mit der elektrischen Last am Punkte (B) verbunden..Der Ausgang des Potentialerkennungsteils (351) ist am Punkte (C) gegeben. Der Ausgang des Rücksignal-Erzeugungsteils (352) liegt am Punkte (D). In der Beschreibung bezeichnet der H-Pegel oder H das Niveau der Versorgungsspannung, und L-Pegel oder L bezeichnet das Erdpotential.

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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Ausführungsform der Figur 6 beschrieben. Wenn (A) auf H liegt, befindet sich der Transistor (333) in durchgeschaltetem Zustand, wodurch die elektrische Last (10) getrieben wird. Der Widerstand (353) liegt beträchtlich höher als der Widerstand der elektrischen Last (10), weshalb stets ein geringer Strom durch die elektrische Last (10) fließt. Die Konstantspannungsdiode (354), der Transistor (356) und die Widerstände (355), (357) bilden eine Potentialpegel-Erkennungsschaltung. Der festgestellte Potentialpegel hängt von der Konstantspannungsdiode (354) ab. Die gemessene Spannung V beträgt ungefähr 1/2 der Versorgung sspannung.

Wenn(A) auf L liegt und die elektrische Last im Aus-Zustand ist, wobei die elektrische Last (10) sich im normalen Betriebszustand befindet, ist (B) auf L,(C) ist auf H, (D) ist auf L, wodurch kein Fehlerzustand angezeigt wird. Wenn (A) auf H ist und die elektrische Last (10) in eingeschaltetem Zustand ist, wobei die elektrische Last (10) sich in normalem Betriebszustand befindet, ist (B) auf H,(C) auf L,.(D) ist auf L, wodurch kein Fehlerzustand angezeigt wird. Wenn andererseits die elektrische Last geerdet ist, ist (B) auf L und(C) auf H und der Ausgang des UND-Gatters (358) ist

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H und (D) ist auf H, wodurch ein Fehlerzustand angezeigt wird. Wie schon oben ausgeführt wurde, kann der Fehlerzustand eines Defektes oder eines Kurzschlusses der elektrischen Las;t (10) klar erkannt werden, wenn der Ausgang des Rücksignal-Erkennungsteils (352) auf H liegt.

In Figur 7, bezeichnet die Bezugsziffer (20) eine Signalquelle in Form eines Steuerschalters, (361) bezeichnet einen Widerstand, (353), (363), (365), (367), (369) bezeichnen Widerstände, (362), (366) bezeichnen Konstantspannungsdioden, (364), (368) bezeichnen Transistoren, (370) bezeichnet ein UND-Gatter, und (371) bezeichnet ein NOR-Gatter.

Die Signalquelle (20) ist mit dem Potential-Erkennungsteil (351) am Punkte (E) verbunden. Der Ausgang des Potential-Erkennungsteils ist an den Punkten (F), (G) gegeben. Der Ausgang des Rücksignal-Erkennungsteiles (352) ist an den Punkten (J), (K) gegeben. Die Größe des Widerstandes (353) ist im wesentlichen die gleiche wie die des Widerstandes (361), wodurch das Potential V. am Punkte (E) ungefähr 1/2 der Versorgungsspannung im ausgeschalteten Zustand der Signalquelle (20) beträgt. Die Konstantspannungsdiode (362), der Transistor (364), die Widerstände (363), (365) bilden eine erste Potentialerkennungsschaltung mit einer Struktur wie in Figur 6. Das Erkennungspotential V„ wird so gesetzt, daß V kleiner als Vp ist.

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Die Konstantspannungsdiode (266), der Transistor (368), die Widerstände (367), (369) bilden eine zweite Potentialerkennungsschaltung. Der Erkennungspegel V^ ist so gesetzt, daß V₃ kleiner als V₁ ist.

Da das Potential am Punkte (E) im ausgeschalteten Zustand der Signalquelle (20) V₁ beträgt, ist (F) auf H,(G) ist auf L und (J), (K), sind entsprechend auf L, wodurch angezeigt wird, daß der AUS-Zustand der Signalquelle (20) keinen Fehlerzustand hat.

Wenn die Verdrahtung der Signalquelle (20) aufgetrennt wird, liegt (E) auf H, (F), (G) sind entsprechend auf L,(K) ist auf L, wodurch ein Fehlerzustand angezeigt wird.

Wenn die Signalquelle (20) im EIN-Zustand ist, ist (E) auf L, (F), (G) sind entsprechend auf H , (J) ist auf H, wodurch der EIN-Zustand der Signalquelle (20) angezeigt wird.

Wie schon oben ausgeführt, zeigt der Ausgang am Punkte (J) das Betatigungssignal der Signalquelle (20). Der EIN-Zustand der Signalquelle (20) wird durch H am Punkte (J) angezeigt. Der AUS-Zustand der Signalquelle 20 wird durch L am Punkte (J) angezeigt.

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Claims

2442068 PATENTANSPRÜCHE

1.1 Steuersystem für elektrische Geräte mit mindestens einer Sianalquelle,.und mindestens einer elektrischen Last, einer Multiplexsignal-Übertragungsleitung, einem zentralen Verarbeitungsgerät, und mindestens einem peripheren Verarbeitungsgerät, wobei ein Betriebs- und ein Fehlerzustand der Signalquelle, und ein Fehlerzustand der elektrischen Last erkannt werden, und ein entsprechendes Signal über die Übertragungsleitung an das zentrale Verarbeitungsgerät übertragen wird, mit einer logischen Verarbeitungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Verarbeitungsgerät (100) ein Betriebs- oder Betätigungssignal und ein Fehlersignal der Signalquelle, sowie ein Fehlersignal der elektrischen Last als Zeitmultiplexsignal empfängt, mit Hilfe einer inneren Steuerfunktion eine logische Operation ausführt, und das Betätigungssignal, welches der elektrischen Last zugeordnet ist, als Zeitmultiplexsignal über die Übertragungsleitung an das periphere Verarbeitungsgerät überträgt, und daß das periphere Verarbeitungsqerät das Betätigungssignal feststellt und eine entsprechende elektrische Last in Betrieb setzt.

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2. Steuersystem für elektrische Geräte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Verarbeitungsgerät (100) aus einem Zeitsteuerteil (110) besteht, weiterhin aus einem Ein-/Ausgangs-Verarbeitungsteil (150) der den Ausgang des Zeitsteuerteils als Eingang empfängt, und aus einem Steuerteil (120), welches den Ausgang des Zeitsteuerteils als Eingang empfängt, aus einem Betriebs- oder Verarbeitungsteil (140), welches den Ausgang des Steuerteils als Eingang empfängt, und aus einem Speicherteil (130), welches die Ausgänge ' des Steuerteils, des Verarbeitungsteils und des Ein-/ Ausgabeteils als Eingang aufnimmt, um ihn an den Verarbeitungsteil und den Ein-/Ausgabeverarbeitungsteil auszugeben.

3. Steuersystem für elektrische Gerätenach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitsteuerteil (110) aus einem Oszillatorteil (111) besteht, weiterhin aus einem Multiplexsignal-Taktgeberteil (113) welcher den Ausgang des Oszill'atorteils als Eingang empfängt und seinen Ausgang an den Ein-/Ausgabeverarbeitungsteil (150) weitergibt, aus einem Synchronisationssignalgebertfeil (114), welcher den Ausgang des Multiplexsignal-Taktgeberteils als Eingang aufnimmt, und seinen Ausgang an den Ein-/Aus-

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gabeverarbeitungsteil (150) und den Steuerteil (120) abgibt, sowie aus einem Steuertaktgeberteil (112), welcher den Ausgang des Oszillatorteils (111) als Eingabe empfängt, und sein Ausgang an den Steuerteil (120) abgibt.

4. Steuersystem für elektrische Geräte nach einem .der An· sprüche 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (120) aus einem Einlesesteuerteil (123) besteht, der sein Signal an den Speicherteil (130) ausgibt, weiter aus einem Auslesesteuerteil (122), der seinen Ausgang an den Speicherteil (130) abgibt, und einem Verarbeitungssteuerteil (121), der sein Ausgangssignal an den Verarbeitungsteil (140) abgibt.

5. Steuersystem für elektrische Geräte gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das einer elektrischen Last zugeordnete periphere Verarbeitungsgerät (300) aus einem Ein-/Ausgabeverarbeitungsteil (310a) besteht, weiter einer Signaltrennstufe (32Oa), welche den Ausgang des Ein-/Ausgabeverarbeitungsteils als Eingang empfängt, aus einer Treiberstufe (33Oa), welche den Ausgang der Signal trennstufe als Eingang aufnimmt und seinen Ausgang an die elektrische Last (11) abgibt, einem Rücksignal-Erzeugungsteil (35Oa) welcher die Ausgänge der Treiberstufe und das

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Fehlersignal der elektrischen. Last (11) empfängt, sowie einer Rücksignal-Zusammensetzstufe (34Oa) welche den Ausgang des Rücksignal-Erzeugungsteils (35Oa) und den Ausgang der Signal trennstufe (32Oa) empfängt und auf den Ein-/Ausgabeverarbeitungsteil (310a) ausgibt.

6. Steuersystem für elektrische Geräte nach einem der Ansprüche 1 oder5 ,dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Treiberstufen (33Ob.),(33Ob-) einer Vielzahl von elektrischen Lasten 12, 13 zugeordnet sind, und der Eingang der Treiberstufen (33Ob.) von einer gemeinsamen Signal trennstufe (32Ob) abgegeben wird, und daß eine Vielzahl von Rücksignal-Erzeugungsstufen (350b.), (35Ob₂) einer Vielzahl von elektrischen Lasten (12), (13) zugeordnet sind, und daß die Ausgänge der Rücksignal-Erzeugungsteile (35Ob.), (35Ob₂) auf die gemeinsame Rücksignal-Zusammensetzstufe (34Ob) gegeben werden.

7. Steuersystem für elektrische Geräte gemäß '.Anspruch '% ,

dadurch gekennzeichnet, daß der der Signalguelle (21) zugeordnete periphere Verarbeitungsteil (300c) aus einem Ein—/Ausgabeverarbeitungsteil (310c) besteht, sowie einem Rücksignal-Erzeugungsteil (35Oc), welcher den Ausgang der Signalguelle als Eingang empfängt, und einer Rücksignal-Zu-

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sammensetzstufe (34Oc), welche den Ausgang des Rücksignal-Erzeugungsteils (35Oc) und den Ausgang der
Signaltrennstufe (32Oc) als Eingang aufnimmt und sein Ausgang an den Ein-/Ausgabeverarbeitungsteil (310)
abgibt.

8. Steuersystem für elektrische Geräte nach einem der Ansprüche ,1 oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal trennstufe (320) aus einer Synchronisationssignal-Trennstufe (321) besteht zum Empfang des Taktsignals und des Datensignals von der Zeitmultiplexsignal-Übertragungsleitung, welches von dem zentralen Verarbeitungsgerät (100) übertragen wird, weiterhin
einer Adresstrennstufe (322), welche den Ausgang der Synchronisationssignal-Trennstufe und das Taktsignal als Eingang aufnimmt und seinen Ausgang an die Rücksignal-Zusammensetzstufe (340) abgibt, sowie einem
Datenerkennungsteil (323), der den Ausgang der Adresstrennstufe (322) und das Datensignal empfängt und sein Ausgang an die Treiberstufe (330) abgibt.

9. Steuersystem für elektrische Geräte gemäß Anspruch Ioder7 dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rücksignal-Erzeugungsteilen (350) einer Vielzahl von elektrischen Lasten (10) zugeordnet sind,

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und daß der Ausgang der Rücksignal-Erzeugungsteile (350) auf eine gemeinsame Rücksignal-Zusammensetzstufe (340) gegeben werden.

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