DE3113696C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung zur Abtastung von Schaltern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steuerschaltung ist aus der DE-OS 27 04 978 bekannt. Bei dieser bekannten Steuerschaltung sind abzufra­ gende Schalter in einer Matrix angeordnet, deren Spalten mit Ausgangsleitungen und deren Zeilen mit Eingangsleitungen einer Ablaufsteuereinheit verbunden sind. Über Ausgänge kön­ nen Stellglieder, wie Pumpen, Ventile usw. angesteuert wer­ den.

Weiterhin ist es aus dem Lehrbuch Lothar Schroth "Steuerungs­ technik", Krausskopf-Verlag (1965), S. 320 und 321, bekannt, mit Dioden in Reihe geschaltete Relais ebenfalls in einer Leitungsmatrix anzuordnen und diese mit einer geringen An­ zahl von Ausgangsanschlüssen der Ablaufsteuerung anzusteu­ ern.

Schließlich ist es aus der DE-OS 27 57 125 bekannt, eine Leitungsmatrix mehrfach zu nutzen, indem die Zeilen wahlwei­ se mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden und am Ausgang der Spalten Schwellenspannungsverstärker angeord­ net sind. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung sind an den Kreuzungspunkten Zenerdioden mit unterschiedlicher Zenerspannung vorgesehen. Je nach Ansteuerspannung und Zenerspannung einer angesteuerten Zenerdiode sperrt die Zenerdiode oder führt die Zenerspannung.

Den bekannten Steuerschaltungen ist der Nachteil eigen, daß bei einer entsprechend hohen Anzahl von Schaltern und Magneten der Verkabelungsaufwand erheblich werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche auch für eine besonders große Anzahl von Schal­ tern und Magneten bei sehr einfacher Ansteuerungsmöglich­ keit der Verkabelungsaufwand außerordentlich gering gehal­ ten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 niedergelegten Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsfor­ men des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß von einer Ablaufsteuereinheit aus über zwei Selektoren ein bestimmter Magnet angesteuert und über einen Selektor und mehrere Schwellenspannungsverstärker eine ganze Zeile von Schaltern einer Matrix abgetastet werden können.

Bei Verwendung der Steuerbaugruppe im Sicherheitsbereich ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 4 vorteilhaft.

Die gemäß der Erfindung gebildete Steuerbaugruppe bestehend aus Schalter, Zenerdiode, Magnet und Diode weist nur zwei Anschlüsse auf. Solche Steuerbaugruppen können in be­ liebig großer Anzahl an den Kreuzungspunkten einer Leitungs­ matrix angeordnet werden. Eine solche Matrix hat dann bei M mal N Einheiten nur M plus N Anschlüsse. Es ergeben sich bei einer Matrix mit 10 000 Elementen somit gemäß der Er­ findung nur 200 Anschlüsse. Die erfindungsgemäße Steuer­ schaltung vermindert nicht nur den Verkabelungsaufwand ganz entscheidend, sondern auch den Ansteueraufwand von einer Ablaufsteuereinheit oder von einem Rechner her.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema einer Steuerbau­ gruppe, die bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verwendet wird;

Fig. 2 ein Schaltschema eines Schwellenspannungsverstär­ kers und

Fig. 3 ein Schaltschema einer Leitungsmatrix, bei welcher die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verwirk­ licht ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 werden ein Magnet 11 und ein Schalter 12, die auch zu einer logischen Einheit zusam­ mengefügt werden können, in der Weise angeordnet, daß paral­ lel zu dem Schalter 12 eine Zenerdiode 13 angeordnet ist und diese aus dem Schalter 12 und der Zenerdiode 13 gebil­ dete Parallelschaltung in Reihe mit dem Magneten 11 und einer Diode 10 angeordnet ist. Diese Steuerbaugruppe, wel­ che somit im wesentlichen aus einer Reihenschaltung einer Diode 10, eines Magneten 11 und einer aus dem Schalter 12 und der Zenerdiode 13 gebildeten Parallelschaltung gebil­ det ist, weist zwei Anschlüsse auf, von denen der eine mit dem Schalter 12 und der andere mit der Diode 10 verbunden ist.

Die in der Fig. 1 veranschaulichte Steuerbaugruppe kann leicht in einer Einheit integriert wer­ den.

In der Figur zwei ist ein Schwellenspannungsverstärker 2 schematisch dargestellt. Dieser Schwellenspannungsver­ stärker 2 weist einen Operationsverstärker 14 auf, welcher einen Eingang 19 für ein Eingangssignal und einen weiteren Eingang 18 für ein Referenzsignal hat. Der weitere Eingang 18 ist über einen Widerstand 15 mit einer Eingangsklemme 17 verbunden. Außerdem ist der weitere Eingang 18 des Operations­ verstärkers 14 über eine Zenerdiode 16 an Masse gelegt.

Die Fig. 3 veranschaulicht eine Leitungsmatrix, bei welcher jeweils die Kreuzungspunkte durch eine erfindungsgemäße Steuerbaugruppe gemäß der Darstellung in der Fig. 1 über­ brückt sind.

Die Matrix-Leitungen, welche die Spalten und Zeilen der Matrix bilden, sind jeweils über Transistoren 5 bzw. 3 mit einer Ablaufsteuereinheit 6 verbunden. Diese Ablauf­ steuereinheit 6, welche vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet sein kann, ist an eine Spannungsquelle 7 an­ geschlossen.

Diejenigen Leitungen, welche die Zeilen der Leitungsmatrix bilden, sind jeweils über einen Schwellenspannungsver­ stärker 2 mit der Ablaufsteuereinheit 6 verbunden. Dabei ist zwischen dem Eingang eines Schwellenspannungsver­ stärkers 2 und der Spannungsquelle 7 jeweils ein Pull-up- Widerstand 4 angeordnet.

Die Ablaufsteuereinheit 6 hat die Möglichkeit, über das Durchschalten eines Transistors 5. X eine Leitung 8. X und über das Durchschalten eines Transistors 3. Y eine Leitung 9. Y zu aktivieren und jeden Magneten anzu­ steuern. Dabei spielt es keine Rolle, ob ein Schalter 12 geöffnet oder geschlossen ist, da die Betriebsspannung viel größer ist als die Zenerspannung der Zenerdiode 13, so daß der Magnet sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Schalter anzieht. Es können niemals mehrere Magnete zugleich anziehen, da jede Steuerbau­ gruppe 1 von den übrigen Steuerbaugruppen durch eine Diode 10 entkoppelt ist.

Weiterhin hat die Ablaufsteuereinheit 6 die Möglichkeit, über das Durchschalten eines Transistors 5. X eine Leitung 8. X zu aktivieren und über Y Schwellen­ spannungsverstärker 2. Y die Spannung auf den Y Leitungen 9. Y zu überprüfen. Dabei werden Y Widerstände als Pull-up-Widerstände 4 benutzt, damit die Zenerdioden 13 schwach bestromt werden, um bei offenem Schalter ihre Zenerspannung aufzuweisen.

Ein Schwellenspannungsverstärker 2. Y zeigt der Ablauf­ steuereinheit 6 einen geschlossenen Schalter durch ein Signal unterhalb der Schwellenspannung an, und er zeigt einen geöffneten Schalter durch ein Signal oberhalb der Schwellenspannung an. Der Strom der Pull-up-Widerstände 4 bringt einen Magneten nicht zum Anziehen, da er um einige Faktoren unter dem erforderlichen Magnetsteuerstrom liegt. Ebenso geht der Widerstand des Magneten kaum in die Spannung der Leitungen 9. Y ein, da er um einige Faktoren unter dem Pull-up-Widerstand 4 liegt.

Claims (7)

1. Steuerschaltung
zur Abtastung von Schaltern, die an vorgebbaren Kreu­ zungspunkten einer Leitungsmatrix angeordnet sind, de­ ren erste Leitergruppe mit ersten Ausgangsanschlüssen einer Ablaufsteuereinheit und deren zweite, sich mit der ersten kreuzenden Leitergruppe mit Eingangsanschlüs­ sen der Ablaufsteuereinheit verbunden sind und zur An­ steuerung von Magneten über zweite Ausgangsanschlüsse der Ablaufsteuereinheit, dadurch gekennzeichnet,

• (a) daß an den vorgebbaren Kreuzungspunkten zum dort angeordneten Schalter (12) einer der Magnete (11) und eine Diode (10) in Reihe und eine Zenerdiode (13) parallel ge­ schaltet sind, wobei die Zenerdiode (13) derart ver­ sorgt wird, daß an ihr bei offenem Schalter (12) die Zenerspannung anliegt,
• (b) daß in der zweiten Leitergruppe (9. Y) zwischen der Lei­ tungsmatrix und der Ablaufsteuereinheit (6) Schwellen­ spannungsverstärker (2. Y) angeordnet sind, die in Ab­ hängigkeit des Schaltzustandes der Schalter (12) ein Ausgangssignal liefern,
• (c) und daß durch die zweiten Ausgangsanschlüsse die zweite Leitergruppe (9. Y) derart an Spannung anlegbar ist, daß die anzusteuernden Magnete (11) ansprechen.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgangsanschlüssen der Ablaufsteuer­ einheit (6) und der Leitungsmatrix Selektoren (3. Y, 5. X) angeordnet sind.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektoren als Transistoren (3. YS, 5. X) ausgebildet sind.

4. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die an den Kreuzungspunkten angeordneten Schalter (12) in Ruhestellung im geschlossenem Zustand befin­ den und somit nach dem Ruhestromprinzip arbeiten.

5. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerspannung der Zenderdiode (13) etwa ein Vier­ tel der von einer Spannungsquelle (7) gelieferten Be­ triebsspannung beträgt, die die Reihenschaltung von Schalter und Magnet in den angesteuerten Knotenpunkten versorgt.

6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannungsverstärker (2. Y) als Operations­ verstärker ausgebildet sind, welche jeweils die Ein­ gangsspannung (19) mit einer Referenzspannung (18) ver­ gleichen, die etwa zwei Drittel der Zenerspannung der Zenerdiode (13) beträgt.

7. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leiter der zweiten Leitergruppe jeweils ein Pull-up-Widerstand (4) angeschaltet ist, durch welchen eine schwache Bestromung der Zenerdiode (13) einstell­ bar ist.