DE2447991B2 - Elektronische Schaltung, die Speiseimpulse an einen elektrischen Motor eines Zeitmeßgerätes liefert - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ei-e elektronische Schaltung, die Speiseimpulse an einen elektrischen Motor eines Zeitmeßgerätes liefert mit einer Kette aus Frequenzteilerstufen und einem bistabilen Multivibrator, dessen erstem Eingang das Ausgangssignal der Kette und dessen zweitem Eingang ein vom Ausgangssignal einer einzigen Teilerzwischenstufe abhängiges Signal zugeführt wird, das die Dauer der Speiseimpulse bestimmt

Bei einer bekannten Schaltung dieser Art (s. DE-AS 18 09 223, Fig.6, und anliegende Fig. 1) wird das Ausgangssignal der Teilerzwischenstufe dem zweiten Eingang direkt zugeführt Auf diese Weise sind Speiseimpulsbreiten möglich, die im Verhältnis von 2" stehen.

Es ist weiterhin bekannt (s. anliegende Fig.2), die Ausgangssignale mehrerer Teilerzwischenstufen mindestens einem NAND- oder NOR-Gate anzubieten und dessen Ausgangssignal auf den zweiten Eingang des Multivibrators zu geben. Zwar kann man auf diese Weise Zwischenbreiten für die Speiseimpulse erhalten, aber man muß andere Schwierigkeiten in Kauf nehmen, die im Zusammenhang mit den F i g. 2 und 3 erläutert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Schaltung derart weiterzubilden, daß mit ihr weitgehend beliebige Speiseimpulsbreiten geschaffen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ausgangssignal der Teilerzwischenstufe dem zweiten Eingang über eine zusätzliche Kette von Frequenzteilerstufen aus binären Elementen zugeführt wird.

Auf diese Weise ist es möglich, auch Werte zwischen den Werten 2" zu erhalten, ohne die Nachteile, die die Schaltung gemäß F i g. 2 aufweist (s. weiter unten), in

Kauf nehmen zu müssen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Frequenzteilerstufe gemäß dem Stand der Technik zur Schaffung von Impulsen mit einer Dauer von 2« ms,

Fig.2 ein Blockschaltbild einer Frequenzteilerstufe

gemäß dem Stand der Technik zur Erzeugung von

Impulsen, deren Dauer zwischen 2" ms-Werten Hegen

unter Benutzung eines Dekodierkreises,

Fig.3 die Impulse an verschiedenen Stellen der

ίο Schaltung gemäß F i g. 2, wobei der gestrichelt umrandete Bereich auf der rechten Seite vergrößert dargestellt ist

F i g. 4 eine Schaltung gemäß der Erfindung und
Hg.5 ein Zeitdiagramm, aus dem sich die Impulse,

is die an verschiedenen Stellen der Schaltung gemäß F i g. 4 anstehen, ergeben.

Die Frequenz von Impulsen, die von einem Impulsgenerator (nicht dargestellt) ausgehen, wird durch hintereinandergeschaltete binäre Teilerstufen 2, 3,4 ...

n— i, n, n+i.., jeweils halbiert, so daß schließlich Impulse D mit einer Frequenz von z. B. 1 Hz am Eingang S eines bistabilen Multivibrators I anstehen. Letzterer erzeugt Impulse E mit einer Frequenz von 1 Hz, die einen nicht dargestellten Motor beaufschlagen.

Die Dauer der Impulse wird durch den Reset-Eingang R des Multivibrators I gesteuert

Solche Impulse C einer Dauer von 2" ms bzw. einer Form von 1/2 k s, die mit den Motoreigenschaften vereinbar sind, werden vom Ausgang einer binären Zwischenteilerstufe zu dem Eingang R des Multivibrators 1 geführt Die Periode dieser Impulse C ist dann gleich der Dauer τ/der Impulse E

Wenn der Motor aber mit Impulsen einer zwischen 2" ms liegenden Dauer beaufschlagt werden muß, kann ein monostabiler Hilfskreis (nicht dargestellt) verwendet werden. Dieser hat eine stabile Reset-Stufe und für eine gewisse Zeit eine umgekehrte Schaltstellung. Der Beginn derselben kann durch eine Fr-..q';enzteilerstufe, z. B. die letzte Stufe 2, welche eine Frequenz von 1 Hz hat, bestimmt werden. Die Dauer dieser unstabilen Stellung und somit das xi der Impulse, die den Motor beaufschlagen, hängen somit von der Zeitkonstanten RC ab. Diese Schaltung hat jedoch gewisse Nachteile: Die Kapazität ist viel zu groß, um in eine integrierte Schaltung eingebaut werden zu können. Hinzu kommt, daß eine solche Kapazität wenigstens zwei zusätzliche Anschlüsse an der integrierten Schaltung benötigt Schließlich hängt die Präzision der Impulsdauer τ/von dem Widerstand R und der Kapazität ab. Diese Präzision ist gering und muß in jedem Fall während der Herstellung einjustiert werden. Schließlich unterliegen der Widerstand und die Kapazität Alterungserscheinungen und einer Temperaturabhängigkeit
Diese Schwierigkeiten können durch Verwendung eines Dekodierkreises vermieden werden, der völlig integriert werden kann.

in einem solchen Schaltkreis sind die Ausgänge verschiedener aufeinanderfolgender Stufen des Frequenzteilers miteinander kombiniert, um den bistabilen

μ Multivibrator mit Impulsen zu versorgen, derart, daß die erste Führungskante derselben nach dem Niederfrequenzimpuls (1 Hz) ankommt. In F i g. 2 ist ein Beispiel veranschaulicht, bei dem /i= 14 und damit τι— 14 ms ist. Ein solcher Kreis weist ebenfalls noch gewisse Nachteile auf, wie sich aus F i g. 3 ergibt. Das liegt daran, daß die Schalter eine gewisse Ansprechzeit tD aufweisen. Das ist die Zeit, die zwischen dem Augenblick, in dem ein Eingangssignal ankommt, und

dem Augenblick der Änderung liegt Kommen Spannungsspitzen in einem unerwünschten Moment an, so wird die Dauer r; der Impulse verkürzt. Das Vorhandensein und die Dauer solcher Spannungsspitzen hängen im großen Maße von der Versorgungsspannung, der Temperatur und der Art des Dekodierkreises ab.

Ein weiteres Problem besteht darin, einen solchen Dekodierkreis in bipolarer Form auszulegen. Entsprechend den üblichen Elementen in einem integrierten Bipolarkreis, wie er in elektronischen Zeitgebern verwendet wird (binäre Schalter und bistabile Multivibratoren), stellt ein Dekodierkreis, gebildet aus NAND- oder NOR-Gates, ein zusätzliches Element dar, das im Hinblick auf die niedrige Spannung, bei der der Kreis '⁵ funktioniert, kritisch ist Diese Schwierigkeiten verhindern die Verwendung von logischen Kreisen vom TTL-Typ (Transistor-Transistor-Logik). Vielmehr sind DCTL (direct coupling transistor logic)-Kreise erforderlich, die aber ebenfalls Schwierigkeiten mit sich bringen; so weisen diese beispielsweise das Phänomen des »current hogging« auf.

Die Schaltung gemäß der Erfindung, die entweder bipolar oder nach dem CMOS-System ausgelegt sein kann, vermeidet die erwähnten Nachteile. Zusätzlich besitzt sie folgende Vorteile:

Die Teile, die zusätzlich erforderlich sind, sind handelsüblich für Kreise dieser Art Es handelt sich um bistabile Schalter, die einen Null-Reset haben. Diese werden zusätzlich zu den Teilerstufen verwendet

Es ist nur ein Signal als Eingangssignal für die zusätzliche Kette mit einer Frequenz erforderlich, die zwischen der hohen Frequenz des Ausgangssignals und der niedrigen Frequenz des Motors, z. B. 32 768 Hz und 1 Hz liegt Auf diese Weise werden die Anschlußprobleme reduziert

Der Kreis ist im Hinblick auf die gewünschte Dauer vi der Impulse sehr flexibel, was darauf zurückzuführen ist, daß allein die Zahl der zusätzlichen Schalter und ihre Eigenschaften maßgeblich ist

Die Dauer τ/ weist die gleiche Präzision auf wie die Standardfrequenz.

Die Fig.4 zeigt einen Kreis gemäß der Erfindung. Die Fig.5 zeigt die auftretenden Signale, Es sei angenommen, daß der Motor eine Impulsdauer τ/ von 13 ms benötigt Diese liegt also zwischen zwei Grundwerten, nämlich 8 ms und 16 ms. Aus der Kette der Teilerstufen werden Impulse mit einer Frequenz von 1024 Hz abgenommen, dies am Eingang der Stufe 7. Man kann auch (s. F i g. 2) am Ausgang der Stufe 7 die Komplement-Impulse der Impulse mit einer Frequenz von 512 Hz, also 512 Hz, abnehmen. Letzteres dann, wenn man Stufen einsparen möchte. Das abgenommene Signal wird über drei Binärschalter 8, 9, 10, die Reset-Eingänge RZ aufweisen, dem Reset-Emgang R des bistabilen Multivibrators 1 zugeführt Aus Fig.5 ergibt sich, daß das auf diese Weise erh'Jtene Signal / eine positive Führungskante aufweist, die ca. 13 ms nach dem Beginn des Impulses liegt, welcher durcn das Signal 1 Hz (oder 0,5 Hz und OJS Hz, bei Vorliegen von Speiseimpulsen für bipolare Motoren) gegeben ist Die zusätzlichen Schalter 8, 9 und 10 müssen spätestens unmittelbar bevor der Motorimpuls beginnt, auf Null zurückgesetzt werden.

Man betrachte zum Beispiel das Signal 1 Hz (Komplcmentärwert von 1 Hz), das durch U verstärkt wird, um diese Funktion erfüllen zu können. Der Zustand »1« verursacht eine Blockierung der Schalter 8, 9,10, während der Zustand »0« bewirkt daß sie normal zählen. Während der ersten halben Sekunde, gerechnet vom Beginn eines Impulses, erzeugt der zusätzliche Kreis 8 bis 10 am Eingang R des Multivibrators I eine Reihe von Impulsen, von denen nur der erste eine Wirkung ausübt Für die nächste halbe Sekunde ist der zusätzliche Kreis blockiert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltung, die Speiseimpulse an einen elektrischen Motor eines Zeitmeßgerätes liefert, mit einer Kette aus Frequenzteilerstufen und einem bistabilen Multivibrator, dessen erstem Eingang das Ausgangssignal der Kette und dessen zweitem Eingang ein vom Ausgangssignal einer einzigen Teilerzwischenstufe abhängiges Signal zugeführt wird, das die Dauer der Speiseimpulse bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Teilerzwischenstufe (7) dem zweiten Eingang (R) über eine zusätzliche Kette von Frequenzteilerstufen aus binären Elementen (8, 9, 10) zugeführt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe (8, 9, 10) der zusätzlichen Kette einen Nutl-Reset-Eingang aufweist

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stufen (8, 9, 10) der zusätzlichen Kette zugleich auf Null mittels eines Steuersignals zurückgesetzt werden, das vom Ausgang einer Stufe, z.B. der letzten Stufe (Z) der ersten Kette abgenommen wird.

4. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß diese als monolitisch integrierter Kreis ausgebildet ist