DE69230077T2 - Stromausfallsteuerung für Mikroprozessor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Anlaufvorgang und den Abschaltvorgang eines Mikroprozessor-Systems beim Ausfall und Wiederauftreten der Netzspannung und insbesondere die Erzeugung eines RÜCKSETZ-Impulses bei einer kurzen Dauer einer Netzunterbrechung.
• In einem Konsumer-Erzeugnis wie einem Videorekorder (VCR) kann ein Mikrocomputer-System eine Fluoreszenz-Wiedergabeeinheit ansteuern und mehrere Funktionen steuern wie die Programmierung auf dem Bildschirm, Abstimmung und Kanalbezifferung, Audio- und Video-Umschaltung, Steuerung eines Servomechanismus und eine Motor-Steuerlogik. Wenn die Netzspannung angelegt wird oder nach einer Unterbrechung wieder auftritt, ist es wesentlich, daß der Mikrocomputer in einer vorgeschriebenen Weise wieder angefahren oder zurückgesetzt wird, um mögliche körperliche Beschädigung an der Mechanik oder dem Aufzeichnungsmedium und Unannehmlichkeiten und Verärgerungen des Benutzers zu vermeiden. Auf dem Konsumer-Gebiet kann ein VCR einer Netzunterbrechung ausgeliefert sein, die aus verschiedenen Gründen erfolgt, wie zum Beispiel das Einstecken oder Herausziehen des Netzsteckers bei eingeschaltetem Gerät, Kontaktprellen am Netzschalter, Netzzusammenbrüche, durch das Einschalten einer großen Last, Blitzeinschlag usw.. Kurzzeitige Netzausfälle sollten nicht bewirken, daß die Einstellungen des VCR durch den Benutzer verlorengehen oder der Benutzer das Steuersystem manuell zurücksetzen muß, um die Betriebsfähigkeit wiederherzustellen. Zur Erfüllung dieser Forderungen ist es oft notwendig, eine Netzunterbrechung zu überwachen und geeignete Steuersignale zu erzeugen, wie zum Beispiel Stop, Anhalten, Überwachen usw., und beim Wiederauftreten der Netzspannung ein für das Mikrocomputer- System geeignetes Rücksetzsignal zu erzeuge.
• Ein benutztes Verfahren zur Ermittlung einer Netzunterbrechung und eines bevorstehenden Netzausfalls besteht in der Überwachung einer der Ausgangs- Betriebsgleichspannungen. Ein Einbruch in der überwachten Betriebsspannung zeigt dem Mikrocomputer-System an, daß ein Netzausfall bevorsteht. Der Mikrocomputer nimmt einen geeigneten Modus an, das heißt Stop, Anhalten, Überwa chung, Standby usw., in dem bestimmte Parameterwerte in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden. Im allgemeinen wird die Betriebsspannung für den Mikrocomputer durch ein Notfall-System wie eine Batterie oder einen Kondensator mit einem großen Wert für einen Zeitraum aufrechterhalten, der für einen ordentlichen Abschaltvorgang ausreichend ist. In einem Konsumer-Erzeugnis, wie einem VCR, kann sich die Belastung der Betriebsspannung entsprechend dem jeweiligen Betriebsmodus nennenswert ändern. Daher kann die Überwachung einer Betriebsgleichspannung zur Ermittlung einer externen Netzunterbrechung unempfindlich sein, wenn der Detektierpegel so eingestellt ist, daß er auf die normalen Änderungen der Betriebsspannungslast nicht anspricht.
• Eine Netzüberwachung nach der Gleichrichtung, Siebung und möglicherweise Regelung ermittelt einen Netzausfall erst nach Ablauf einer unerwünscht langen Zeitdauer. Tatsächlich wird der Netzausfall durch den Einbruch oder den zunehmenden Abfall der überwachten Betriebsgleichspannung angezeigt. Der Zeitraum zwischen dem Netzausfall und dem Ausfall der Betriebsgleichspannung kann jeweils durch Anwendung einer Batterie oder eines Notfallkondensators für bestimmte Systembauteile maximiert werden. Jedoch stellen Batterien und Kondensatoren mit einem großen Wert Nachteile hinsichtlich der Kosten und des Volumens dar.
• Fig. 1 zeigt eine bekannte Rücksetzschaltung für einen Mikrocomputer mit einem Tastenfeld (KDB = key display board), wie es in einem Konsumer-VCR angewendet wird. Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, eine Netzspannung zu überwachen und beim Einschalten der Netzspannung oder nach einer Netzunterbrechung einen RÜCKSETZ- Impuls für den Mikrocomputer zu erzeugen.
• Wenn die Netzspannung eingeschaltet wird oder die Betriebsspannung wieder auftritt, erzeugt die Betriebsspannungsquelle +5 V, die die Schaltung speisen. Der Transistor TR1 ist gesperrt, da die Spannung an C1 geringer ist als die für das Einschalten der Basis/Emitter-Strecke des Transistors erforderliche Spannung. Wenn TR1 gesperrt ist, lädt die Betriebsspannung von +5 V über R5 den Kondensator C2 auf und legt die RÜCKSETZ-Leitung auf die Betriebsspannung. Ein Mikrocomputer kann im allgemeinen durch eine Spannung zurückgesetzt werden, die gleich der dem RÜCKSETZ-Eingang zugeführten Betriebsspannung ist, und bleibt in dem zurückgesetzten Zustand, bis die RÜCKSETZ-Leitung auf null Volt geschaltet wird.
• Um die RÜCKSETZ-Leitung auf null Volt zu schalten, beginnt der Kondensator C1, sich auf einen Spannungswert Vc aufzuladen, der durch den Spannungsteiler R1 und R2 bestimmt ist. Wenn die Spannung an dem Kondensator C1 die Basis/Emitter-Einschaltspannung von TR1 überschreitet, wird der Transistor eingeschaltet und zieht einen Strom von der Betriebsspannung und von C2. Die Entladung von C2 bringt die RÜCKSETZ-Leitung auf eine niedrige Spannung in der Nähe von null Volt. Bei null Volt auf der RÜCKSETZ-Leitung beginnt der Mikrocomputer, den internen Instruktionssatz durchzuführen.
• Wenn die Betriebsspannung abgeschaltet oder unterbrochen wird und die Betriebsspannung von +5 V wegfällt, bildet die Diode D1 einen Entladeweg für C1. Wenn jedoch die Unterbrechung eine kurze Dauer zwischen zum Beispiel 32 ms bis 273 ms hat, entlädt sich der Kondensator C1 nicht bis unter die Einschaltspannung der Basis/Emitter-Strecke von TR1. Wenn somit die Betriebsspannung sofort zurückkehrt, schaltet TR1 ein, da die Basis/Emitter-Strecke aufgrund der Spannung an C1 leitend geblieben ist. Bei eingeschaltetem TR1 erzeugt die Schaltung beim Wiederauftreten der Betriebsspannung keinen RÜCKSETZ-Impuls. Für Betriebsspannungs- Unterbrechungen, die auftreten, ohne daß die Betriebsspannung von +5 V entfällt, erzeugt die Schaltung wieder beim Wiederauftreten der Betriebsspannung keinen RÜCKSETZ-Impuls.
• In der US-A-4 234 920 ist eine Überwachungseinheit für einen Netzausfall mit einem sogenannten Ripple-Siebkondensator verbunden, der daraufhin eine Spannung zu einer Regeleinheit liefert. Die Aufgabe dieses Ripple-Siebkondensators besteht in einer Minimierung des Ripples (Welligkeit, Brummen), d. h. zum Entfernen der Periodizität der Netzspannung und zur Vermeidung eines nennenswerten Spannungsabfalls zwischen den Wechselspannungsperioden am Eingang des Spannungsreglers. Somit bewirken die üblichen Anforderungen an einen Ripple-Siebkondensator vor der Spannungsrregelung Einschränkungen hinsichtlich der rechtzeitigen Erken nung des Netzausfalls. Ein Netzausfall kann erst erkannt werden, wenn die überwachte, gesiebte Betriebsspannung abfällt.
• Die deutsche Zeitschrift "Funkschau" (Band 62, Nr. 12, 01. Juni 1990, München, DE, Seiten 106-108, T. SCHAERER: "Einschaltautomatik für Atari-ST") zeigt ein Auslöse- Verzögerungssystem, das die Periode der Netzspannung überwacht und bei der Ermittlung eines Netzausfalls von mehr als drei Perioden einen RÜCKSETZ-Impuls erzeugt, eine harte Platte (hard disc) und einen Rechner abschaltet und den Inhalt des Frequenzteilers löscht. Wenn die Netzspannung wieder eingeschaltet wird, erfolgt ein Rücksetzen über einen Zeitraum von ungefähr sechs Perioden.
• Die WO-A1-9 006 552 zeigt eine Einheit, die die Betriebsspannung überwacht und feststellt, wenn ein Zustand außerhalb der Toleranzen auftritt. Die Betriebsspannung wird ständig überwacht, und wenn eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Abtastungen außerhalb der Toleranz ermittelt wird, wird ein Mikrocomputer veranlaßt, die Betriebsspannung abzuschalten.
• Die US-A-4 943 762 zeigt eine Einheit, die unmittelbar die Betriebsspannung überwacht. Basierend auf der Überwachung der Betriebsspannung erfolgt eine Feststellung einer unzureichenden Betriebsspannungsversorgung.
• Die FR-A-1 333 401, die eine elektrische Betriebsspannungseinheit für einen digitalen Computer betrifft, zeigt eine Steuereinheit zur Beeinflussung des Verhaltens des Computers im Falle eines Ausfalls der Betriebsspannung, wodurch die Steuerschaltung das Wechselspannungsnetz überwacht und dann, wenn die Netzspannung ausfällt oder auf einen für den Normalbetrieb des Computers nicht ausreichenden Wert abfällt, der Computer nicht weiter arbeitet.
• Gemäß der US-A-4 531 214 wird eine Gleichspannung mit verschiedenen Referenzwerten verglichen, um festzustellen, ob ein Ausfall einer geregelten Gleichspannung bevorsteht. Bei einer derartigen Feststellung wird ein Alarmsignal für eine bevorstehende Unterbrechung der Betriebsspannung einem Mikroprozessor zugeführt.
• Die US-AA 523 295 zeigt eine Einheit, die die gegenwärtig abgetastete Spannung einer Betriebsspannungsquelle mit einer vorher abgetasteten Spannung der Betriebsspannungsquelle vergleicht. Wenn die derzeit abgetastete Spannung um einen vorbestimmten Betrag unter die vorher abgetastete Spannung abfällt, wird ein Signal an ein Speicher-IC geliefert, das einen bevorstehenden Stromausfall anzeigt und bewirkt, daß der Inhalt eines flüchtigen Speichers aus diesem gelesen und in einen nichtflüchtigen Speicher eingeschrieben wird.
• Die EP-A2-0 182 971 zeigt einen Rücksetz-Generator für Ein- und Ausschaltung der Betriebsspannung zur Überwachung einer Betriebsspannung für ein Logiksystem, das durch die überwachte Betriebsspannung gespeist wird.
• Die DE-A1-4 022 887 zeigt eine Einheit zur Verlängerung der Lebensdauer einer zusätzlichen Batterie. Die Einheit bewirkt eine Umschaltung zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem Betriebsmodus mit geringer Leistung, abhängig davon, ob die angesteuerte elektrische Einheit betätigt wird.
• Die EP-A2-0 385 774 zeigt einen Stromausfall-Schutz für eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung mit der Anwendung eines Standby oder Bereitschaftsmoduls für die Betriebsspannung, die der Vorrichtung für die Datenverarbeitung Betriebsspannung zuführt, wenn die normale Betriebsspannung unterbrochen ist.
• Um die Einschränkungen bei der Ermittlung eines Netzausfalls zu überwinden und eine frühe Anzeige eines Netzausfalls zu erzeugen, ist eine Steuerschaltung für den Netzausfall gemäß der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung vorgesehen.
• Fig. 1 zeigt eine bekannte Rücksetzschaltung.
• Fig. 2 zeigt ein Netzgerät mit einer Steuerschaltung für einen Netzausfall gemäß der Erfindung.
• Fig. 3 zeigt einen Mikrocomputer und eine detaillierte Ausführungsform der Steuerschaltung für Netzausfall gemäß Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt Kurvenverläufe bei Netzausfall.
• Fig. 5 zeigt Kurvenverläufe bei Netzeinschaltung.
• Fig. 6 zeigt Kurvenverläufe bei Netzunterbrechung.
• In dem Netzgerät von Fig. 2 wird die Netzspannung von 120 V Wechselspannung, mit 60 Hz durch einen Transformator T1 auf 13 V herabgesetzt. Die 13 V werden vollweg-gleichgerichtet und durch einen Kondensator C807, 3.300 Mikrofarad, stark gesiebt und erzeugen eine ungeregelte Betriebsgleichspannung von +18 V. Diese +18 V werden über einen Strombegrenzungs-Widerstand R802 zur Speisung verschiedener Motorschaltungen des VCR geführt.
• Die Betriebsspannung von +18 V wird außerdem über eine Sicherung F einem Siebkondensator C808, 100 Mikrofarad, und verschiedenen Spannungsreglern zugeführt. Die +18 V speisen einen Reihenregler für 6,6 V, dessen Ausgangsspannung durch eine Induktivität L803 und einen Kondensator C809, 1.000 Mikrofarad, gesiebt wird.
• Die Betriebsspannung von +6,6 V ist ständig verfügbar und mit EVER- Betriebsspannung bezeichnet. Diese Betriebsspannung ist ständig verfügbar, unabhängig davon, ob der VCR bei EIN (Normalbetrieb) oder AUS (Bereitschaftsbetrieb) betrieben wird.
• Die Betriebsspannung von +6,6 V wird einem Spannungsregler für +5 V zugeführt und erzeugt eine ständig verfügbare (EVER)-Betriebsspannung von +5 V. Diese Betriebsspannung versorgt Schaltungen wie den Fernbedienungsempfänger und die Signalgeneratoren für STOP und RÜCKSETZEN, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Kondensatoren C809 und C810 haben eine so große Kapazität, daß die Betriebsgleichspannungen und der Betrieb der Schaltung für ungefähr 80 Millisekunden nach einer Netzunterbrechung aufrechterhalten bleiben. Die Kurve A in Fig. 4 zeigt die Betriebsspannung von +5 V und zeigt, daß die Betriebsspannung von t1 bis t2, ungefähr 80 bis 140 Millisekunden, nachdem das STOP-Signal, Kurve B, auf etwa 70% des Spitzenwertes von +5 V abgefallen ist. Der Zeitpunkt t1 zeigt den geeig neten Punkt, bei dem der Mikrocomputer ein STOP-Signal ermittelt und die Programmdurchführung einstellt.
• Die Betriebsspannung von +5 V wird über einen Ein/Aus-Schalter geführt und erzeugt eine geschaltete Betriebsspannung von +5 V (+5 V SW). Der Ein/Aus-Schalter reagiert auf ein Steuersignal für EIN/AUS, das von dem in Fig. 3 dargestellten Mikrocomputer erzeugt wird, und zwar aufgrund einer IR-Fernbedienung oder eines durch den Benutzer ausgelösten Steuerbefehls eines Tastenfeldes für die Abschaltung. Der Steuerbefehl EIN/AUS des Mikrocomputers hat einen niedrigen logischen Wert von null Volt, also "0" für Betriebsspannung "EIN" und einen hohen logischen Wert von +5 V, also "1 ", für Betriebsspannung "AUS".
• Die Betriebsspannung +5 V SW speist Schaltungen, die nur dann arbeiten, wenn der VCR eingeschaltet ist. Die Betriebsspannung ist abgeschaltet, wenn der VCR abgeschaltet ist.
• Ein geschalteter Regler für +9 Volt bekommt die ungeregelte Betriebsspannung von +18 Volt und erzeugt eine geschaltete Spannung +9 Volt SW, die nur dann verfügbar ist, wenn sich der VTR im Ein- oder Normalbetrieb befindet. Zur Durchführung dieser Umschaltung spricht der Regler für 9 Volt auf das Signal Betriebsspannung EIN/AUS an.
• Die Betriebsspannung von +6,6 V wird einem Regler für +5,6 V zugeführt und erzeugt eine Notfall-Betriebsspannung von +5,g V für den Mikrocomputer. Bei abgeschalteter Betriebsspannung oder bei einer Netzunterbrechung wird diese Betriebsspannung durch einen Kondensator CX41, 6.800 Mikrofarad, aufrechterhalten, der an den Ausgang des Reglers an geschlossen ist. Der Kondensator CX41 ist mit einer Diode DX81 verbunden und liefert einen Notfall-Betriebsstrom von mehreren Minuten an den Mikrocomputer. Die normale Betriebsspannung für den Mikrocomputer ist Vcc und wird an dem Emitter des Transistors QX80 erzeugt, der an die Betriebsspannungen von +6,6 V und +5 V angeschlossen ist.
• Ausfälle oder Unterbrechungen des Netz-Eingangs werden durch einen erfindungsgemäßen Generator 100 von Fig. 3 für das Signal STOP erzeugt, der ein Ausgangssignal STOP erzeugt. Das Signal STOP beträgt +5 V, wenn die Netzspannung anwesend ist, und fällt gegen null Volt ab, wenn mehr als zwei Perioden der Netzspannung fehlen. Der Generator 100 ist mit der Wechselspannung von 13 Volt verbunden, die durch eine Diode DX20 und einen der Brücken-Gleichrichter-dioden der Brücke DB804 halbwellen-gleichgerichtet wird. Der Spannungspegel wird durch die Spannungsteiler-Widerstände R803 und RX12 heruntergeteilt und über eine Diode DX20 dem Siebkondensator CX8 zugeführt. Die Diode DX20 bildet zusammen mit CX8 eine Ladungs-Pumpschaltung, wo in diesem Fall die positiven Spannungsspitzen CX8 über den Widerstand R803 positiv aufladen. Die Diode DX20 wird durch die Spannung an CX8 während der negativen Netzperiode in Sperrichtung vorgespannt. Das ergibt einen Entladeweg für CX8 über RX12 und die Eingangsimpedanz von Q1. Die Lade-Zeitkonstante der Ladungs-Pumpschaltung wird weitestgehend durch R803, 47 kOhm, und den Kondensator CX8, 0,1 Mikrofarad, bestimmt und beträgt ungefähr 4,7 Millisekunden. Die Entlade-Zeitkonstante ist nennenswert größer als die Lade-Zeitkonstante. Sie wird weitestgehend durch den Kondensator CX8 und die Parallelschaltung von RX12 und die Eingangsimpedanz von Q1 bestimmt (annähernd das Produkt aus der Stromverstärkung und dem Emitterwiderstand), die in diesem Fall etwa 45 Millisekunden betragen kann. Das Verhältnis zwischen der Entlade- und der Lade-Zeitkonstante beträgt somit etwa 10 zu 1.
• Die Entlade-Zeitkonstante wird in vorteilhafter Weise so gewählt, daß sie kurz ist im Vergleich mit Werten, die üblicherweise für die Siebung der Betriebsspannung oder die Vorregelung gewählt werden. Die kurze Entlade-Zeitkonstante bewirkt einen schnellen Abfall in der gespeicherten Spannung, wenn einige wenige Perioden der Eingangs-Netzspannung fehlen. Diese Forderung nach einem schnellen Abfall ist konträr zu den Anforderungen eines Siebkondensators in einem Netzteil. In einem typischen Netzteil wird das sogenannte Ripple (Welligkeit) der Betriebsgleichspannung dadurch minimiert, daß die Siebkondensatoren so gewählt werden, daß sie eine Entlade-Zeitkonstante von vielen, oft Hunderten, von Eingangs-Netzperioden aufweisen. Die Anwendung einer kurzen Entlade-Zeitkonstante bewirkt eine schnelle Anzeige einer Netzunterbrechung innerhalb weniger Perioden, die sonst nicht er reichbar ist, wenn die überwachte Gleichspannung ein Teil einer Betriebsgleichspannung ist.
• Die Spannung an CX8 wird einer Abtastklemme an der Basis des Transistors Q1 zugeführt. Das Signal STOP wird durch die Emitterspanung des Transistors Q1 erzeugt und über einen eine Reihenimpedanz bildenden Widerstand RX22 geführt.
• Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt wird das Signal STOP sowohl einem Eingangs-Anschlußstift, sogenannten Pin 18 des Mikrocomputers HD 404 729A87S, der in Fig. 3 als 400 dargestellt ist, als auch einem in Fig. 3 als 200 dargestellten RÜCKSETZ-Signal-Generator zugeführt. Wenn eine Netzunterbrechung von einigen Perioden, z. B. zwei Perioden, erfolgt, fällt das Signal STOP mit einer Zeitkonstanten von ungefähr 45 Millisekunden schnell gegen null ab. Die Betriebsspannung von +5 V für den STOP- und den RÜCKSETZ-Generator wird durch die Kondensatoren C809, C810 und CX5 aufrechterhalten. Der Mikrocomputer tastet den Eingangspin 18 periodisch ab. Wenn ein Abfall in der Spannung STOP ermittelt wird, dann wird der Mikrocomputer so programmiert, daß er zunächst in den Modus WATCH (Überwachen) eintritt, auf den nach zehn Minuten der Modus STOP folgt. Der Modus WATCH des Mikrocomputers verhindert alle Abtastungen der Eingansgspannung und stellt die Durchführung der Instruktionen ein und stoppt die internen Oszillatoren mit der Ausnahme einer Zeitsteuerschaltung, eines sogenannten Timer, der einen Eingangs-Abruf einmal je Sekunde bewirkt. Zusätzlich hält der Modus WATCH verschiedene interne Daten aufrecht. In dem Modus STOP wird die Ausführung der Instruktionen eingestellt, die Abtastung der Eingangsspannung verhindert, und verschiedene interne Daten gehen verloren. Die Modi WATCH und STOP werden durch einen Impuls mit +5 Volt beendet, der dem RÜCKSETZ-Eingang des Mikrocomputers zugeführt wird. Während einer Netzunterbrechung oder eines Netzausfalls wird die Betriebsspannung für den Mikrocomputer durch die Kondensatoren CX5 und CX41 länger als zehn Minuten aufrechterhalten.
• Der erfindungsgemäße RÜCKSETZ-Signalgenerator 200 empfängt ein Eingangssignal von dem STOP-Signalgenerator und erzeugt ein RÜCKSETZ-Ausgangssignal, das dem RÜCKSETZ-Eingangspin 47 des Mikrocomputers zugeführt wird. Das Signal STOP wird der Basis eines Emitterfolger-Transistors Q2 über einen Reihenwiderstand RX49, 100 kOhm, zugeführt. Der Transistor Q2 ist gesperrt, da die seinem Basisanschluß zugeführte Spannung aufgrund von RX46 und CX6 im wesentlichen gleich der Emitterspannung ist. Wenn der STOP-Signalgenerator eine Netzunterbrechung am Eingang feststellt, fällt das Signal gegen null Volt ab, das der Basis von Q2 zugeführt wird und eine Spannung von ungefähr 0,7 Volt am Emitter ergibt. Diese Emitterspannung wird dem Kondensator CX6 zugeführt, so daß dieser sich über die Emitter/Kollektor-Strecke von Q2 von etwa 5 Volt auf etwa null Volt entlädt. Die Spannung an CX6 wird über einen Widerstand RX52, 56 kOhm, dem Basisanschluß des Transistors Q3 zugeführt. Der Kollektor von Q3 ist mit dem Lastwiderstand RX50, 8,2 kOhm, dem Kondensator CX5, 10 Nanofarad, und dem RÜCKSETZ-Eingangspin 47 des Mikrocomputers verbunden. Wenn die Spannung an dem Kondensator CX6 um etwa 0,7 Volt abgefallen ist, wird der Transistor Q3 eingeschaltet, und die Spannung an dem Kollektoranschluß steigt schnell auf +5 Volt an, lädt CX15 und führt die Spannung dem RÜCKSETZ-Eingang zu, der bewirkt, daß der Mikrocomputer in den RÜCKSETZ-Modus übergeht. Eine Netzunterbrechung von zwei Perioden ist in Fig. 6A dargestellt, die das Signal STOP am Pin 18 des Mikrocomputers zeigt. Zum Zeitpunkt t1 beginnt der Kondensator CX6, sich von ungefähr 5 Volt zu entladen. Drei Netzperioden später, zum Zeitpunkt t2, tritt die Netzspannung wieder auf, und das Signal STOP wird schnell wieder auf 5 Volt aufgeladen. Der Mikrocomputer tastet das Signal STOP periodisch ab, und wenn das Signal STOP zwischen 0,7 Vcc und 0,3 Vcc liegt, wird der Mikrocomputer programmiert, etwa zum Zeitpunkt t3 einen Instruktionsmodus WATCH oder STOP zu erzeugen. Das RÜCKSETZ-Signal wird aufgrund der Netzunterbrechung erzeugt. Das RÜCKSETZ-Signal ist in Fig. 6B dargestellt, die beim Zeitpunkt t4 den Beginn der Anstiegsflanke des Signals zeigt. Eine gültige RÜCKSETZ-Impulsbreite von mehr als zwei Taktperioden (80 Mikrosekunden entsprechend der Spezifikation eines Mikrocomputers, die besagt, daß die minimale RÜCKSETZ-Impulsbreite gleich oder größer sein muß als zwei Perioden des Taktoszillators des Mikrocomputers, die in dieser Anwendung 80 Mikrosekunden beträgt bei 0,8 Vcc besteht zwischen den Zeitpunkten t5 und t6). Eine gültige Abfallzeit von weniger als 20 Millisekunden ist zwischen den Zeitpunkten t6 bis t7 dargestellt.
• Wenn die Netzunterbrechung oder der Netzausfall beendet sind oder wenn das Netz erstmalig eingeschaltet wird, erzeugt der STOP-Signal-Generator ein Ausgangssignal von +5 Volt, das die Anwesenheit einer Eingangs-Netzspannung anzeigt. Das in Fig. 5A dargestellte Signal STOP wird wie oben in vorteilhafter Weise sowohl dem Eingangspin 18 des Mikrocomputers als auch dem RÜCKSETZ- Signalgenerator zugeführt. Das Signal STOP von +5 Volt schaltet den Transistor Q2 ab, so daß der Kondensator CX6 sich über den Widerstand RX46, 1 kOhm, in Richtung der Betriebsspannung von +5 Volt aufladen kann. Während der Ladeperiode des Kondensators CX6 bleibt der Transistor Q3 leitend, und der Kollektoranschluß bleibt bei etwa +5 Volt. Diese +5 Volt werden der RÜCKSETZ-Leitung zugeführt und bilden den in Fig. 5C dargestellten RÜCKSETZ-Impuls für den Mikrocomputer. Der RÜCKSETZ-Impuls hat eine Minimaldauer von wenigstens zwei Perioden des Oszillators des Mikrocomputers, was in dieser Anwendung ungefähr 61 Mikrosekunden beträgt. Nach einer Zeitdauer von ungefähr 80 Millisekunden ist die Spannung an CX6 angestiegen und ausreichend groß, den Transistor Q3 abzuschalten. Wenn der Transistor Q3 abgeschaltet ist, wird der Kondensator CX15 über den Widerstand RX50 auf null Volt entladen. Da die RÜCKSETZ-Leitung mit CX15 verbunden ist, fällt das RÜCKSETZ-Signal auf null Volt ab, wodurch der RÜCKSETZ-Modus des Mikrocomputers beendet und die Durchführung des intern gespeicherten Programms ermöglicht wird.
• Fig. 5 zeigt verschiedene Kurvenformen nach dem Zeitpunkt t0, in dem das Netz eingeschaltet wird. Fig. 5A zeigt das Signal STOP, das innerhalb des Zeitraums der ersten Netzperiode nach dem Zeitpunkt t0 etwa die volle Amplitude hat. Die Zeit, um die volle Amplitude zu erreichen, ist abhängig sowohl von der Lade-Zeitkonstante und der relativen Phasenlage der Netzspannung im Zeitpunkt t0. Fig. 5B zeigt die Anstiegszeit der Betriebsspannung von 5 Volt im Zeitpunkt t0. Fig. 5C zeigt den Ausgangssignalimpuls des RÜCKSETZ-Generators. Der Impuls beginnt kurz nach dem Zeitpunkt t0 und bleibt auf dem RÜCKSETZ-Pegel bis zum Zeitpunkt t1 und hat somit eine Dauer von ungefähr 90 Millisekunden. Die Abfallzeit, t1 bis t2, beträgt ungefähr 15 Millisekunden, die innerhalb des für einen Mikrocomputer vorgesehenen Maximalwertes liegt.
• Die erfindungsgemäßen STOP- und RÜCKSETZ-Signal-Generatoren versorgen den Mikrocomputer mit einer früheren Anzeige einer bevorstehenden Unterbrechung oder Wiederauftreten einer Betriebsgleichspannung, verglichen mit Schaltungen, wie diejenige, die in Fig. 1 dargestellt ist, die den Zustand einer Betriebsgleichspannung überwachen. Die frühere Erzeugung von Steuersignalen für den Mikrocomputer, die den Zustand der Betriebsspannung anzeigen, kann in einem größeren Bemessungsspielraum in der Auswahl der Schaltung und der Bauteile resultieren, die notwendig sind, um eine Notfall-Versorgung mit Betriebsspannungen für den Mikrocomputer bei Netzausfall oder einer Netzunterbrechung zu bewirken. Der Generator für das Signal STOP zeigt die Anwesenheit der Netzspannung innerhalb etwa einer Periode der Eingangsnetzspannung und eine Unterbrechung oder Ausfall der Netzspannung innerhalb zwei Perioden der Eingangsnetzspannung an. Das Signal STOP ist eine analoge Spannung, die schnell auf einen Spitzenwert ansteigt, wenn die Netzspannung angelegt wird, und auf null abfällt, wenn die Netzspannung abgeschaltet oder unterbrochen wird. Der Generator für das RÜCKSETZ-Signal erzeugt einen RÜCKSETZ-Impuls für eine Netzunterbrechung von einigen Perioden, z. B. zwei Perioden.

Claims (7)

1. Vorrichtung (300), die mit einer Wechselspannungsquelle mit aufeinanderfolgenden alternierenden Polaritätsabweichung einer Nennfrequenz und mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist mit einer Ausgangsspannung, die mit einer vorbestimmten Rate abfällt, wenn die Wechselspannung unterbrochen wird, wobei die Betriebsspannungsquelle außerdem mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist, gekennzeichnet durch:

Abtastmittel (100), die mit der Wechselspannungsquelle verbunden und getrennt von der Betriebsspannungsquelle sind, um an einer Abtastklemme (STOP) eine Spannung zu erzeugen, die durch sich wiederholende Abweichungen gleicher Polarität der Quelle erzeugt wird und eine Größe hat, die sich innerhalb eines Bereiches ändert, wobei die Größe mit einer nennenswert schnelleren Rate abfällt als die vorbestimmte Rate, wenn die Wechselspannung unterbrochen ist,

ein Mikrocomputer-System (400), das durch die Betriebsspannung gespeist wird, mit einem Rücksetz-Eingang (47) und wenigstens einem anderen Eingang (18), wobei der andere Eingang mit der Abtastklemme verbunden ist, um eine Verringerung in der Größe unter den genannten Bereich zu ermitteln, wobei die ermittelte Verringerung unter den Bereich bewirkt, daß der Mikrocomputer die normale Porgrammausführung einstellt, und

einen Rücksetz-Impuls-Generator (200) mit einem Ausgang, der mit dem Rücksetz- Eingang des Mikrocomputers verbunden ist, und einem Eingang, der mit der Abtastklemme verbunden ist, wobei der Rücksetz-Impuls-Generator einen Impuls zum Rücksetzen des Mikrocomputer-Systems (400) erzeugt, wenn die Spannung bei Beendigung der Unterbrechung der Wechselspannung in den Bereich zurückkehrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen einer Spannung aus der Periodizität der Wechselspannung einen Kondensator (CX8) enthalten, der zwischen einer Referenzspannung und einem Ladeweg aus der Kombination eines ersten Widerstandes (R803) und einer Diode (DX20) liegt, und daß der Ladeweg mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist, um den Kondensator in einer Wechselspannungsperiode auf einen Wert aufzuladen, und einen zweiten Widerstand (RX12) parallel zu dem Kondensator enthält, um den Kondensator in einigen Wechselspannungsperioden nennenswert zu entladen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal bewirkt, daß das Mikrocomputer-System (400) in einen Überwachungsmodus eintritt, in dem die normale Programmdurchführung eingestellt und eine periodische Eingangsabfrage aufrechterhalten wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrocomputer- System (400) in einen Stop-Modus eintritt, auf dem eine vorbestimmte Überwachungs-Modus-Periode folgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator einen Kondensator (CX8) enthält, der zwischen einer Referenzspannung und einem Ladeweg mit der Kombination eines ersten Widerstands (R803) und einer Diode (DX20) liegt, und daß der Ladeweg mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist, um den Kondensator auf einen Wert in einer Wechselspannungperiode auzuladen, und einen zweiten Widerstand (RX12) parallel zu dem Kondensator enthält, um den Kondensator in einigen Wechselspannungsperioden nennenswert zu entladen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator einen Kondensator (CX8) enthält, der zwischen einer Referenzspannung und einem Ladeweg mit der Kombinationen eines ersten Widerstands (R803) und einer Diode (DX20) enthält, und daß der Ladeweg mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist, um den Kondensator aufzuladen, und einen zweiten Widerstand (RX12) parallel zu dem Kondensator zum Entladen des Kondensators enthält, wobei das Verhältnis zwischen der Entladezeit und der Ladezeit ungefähr 10 zu 1 beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator außerdem einen Impulsgenerator mit einem Impuls-Ausgangssignal enthält, das aufgrund der Übergänge des Ausgangssignals des Signalgenerators erzeugt wird, derart daß ein Verlust von zwei Wechselspannungsperioden einen Ausgangsimpuls erzeugt, und daß der Impuls das Mikrocomputer-System (400) zurücksetzt.