DE60209677T2

DE60209677T2 - Lichtinformationseinrichtung zum Anzeigen des Betriebszustandes eines Systems, insbesondere für die Avionics

Info

Publication number: DE60209677T2
Application number: DE60209677T
Authority: DE
Inventors: Christophe Fleury
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: EP1315404B1; FR2831979A1; CA2410841C; EP1315404A1; DE60209677D1; CA2410841A1; US6917164B2; JP2003223123A; JP4327437B2; US20030085672A1; ES2260398T3; ATE320166T1; FR2831979B1

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Leuchtanzeige bezüglich des Funktionszustands eines Systems und auf ein Steuerverfahren einer solchen Vorrichtung, insbesondere auf dem Gebiet der Luftfahrt.
Stand der Technik
Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird im folgenden als Beispiel eine Anwendung der Erfindung auf dem Gebiet der Luftfahrt erläutert.
Derzeit werden zahlreiche Signalgeber vom Typ von Anzeigeleuchten bzw. Sichtmeldern, beispielsweise elektrolumineszente Dioden, in den Flugzeug-Cockpits angewendet, um die Piloten und eventuell die Wartungskräfte von den Funktionszuständen der verschiedenen in diesen Flugzeugen vorhandenen Systeme zu informieren.
Der Verlust einer von einer solchen Anzeige gelieferten Information, hauptsächlich während des Betriebs, kann sich als schwerwiegend, ja sogar gefährlich erweisen.
Die Piloten sind deshalb gehalten, regelmäßig den guten Funktionszustand solcher Anzeigen mittels eines Testbefehls zu überprüfen, der dazu dient, eine vorbestimmte Einheit derselben aufleuchten zu lassen, beispielsweise diejenigen des Deckenpanels. Die Piloten müssen dabei die defekten Anzeigeleuchten in der Reihe auswechseln.
Wie in 1 dargestellt ist, löst so bei einer Signalisierungseinheit, die aus mehreren, von den Signalen SV1, SV2, SV3 über Dioden 11 gesteuerten Anzeigeleuchten 10 gebildet ist, ein Steuerknopf 12 das gleichzeitige Aufleuchten aller dieser Anzeigeleuchten aus und ermöglicht es dem Piloten, eine Anzeigeleuchte zu lokalisieren, die nicht aufleuchtet.
Eine solche Einheit weist zahlreiche Nachteile auf und insbesondere:

– einen erheblichen Verbrauch während des Tests, vor allem wenn diese Anzeigeleuchten Glühlampen sind,
– das nicht mögliche Erfassen einer Anzeigeleuchte, die nach dem Test defekt geworden ist,
– eine Wirksamkeit des Test, die auf der Aufmerksamkeit der Bedienungsperson beruht.

Das Ersetzen von Glühlampen durch Leuchtdioden hat es ermöglicht, die Lebensdauer solcher Anzeigeleuchten zu erhöhen.
Es ist auch bekannt, Anzeigeleuchten zu verwenden, die jeweils aus mehreren Lichtemissionselementen 20 in Reihen-/Parallelschaltung bestehen, wie in 2 dargestellt ist. Der Ausfall eines Elements 20 ruft hierbei keinen Ausfall der Anzeigeleuchte hervor, sondern eine einfache Minderung der Leuchtkraft. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Pannen nicht wirklich tolerant, weist aber einen schlechteren Funktionsmodus im Fall von Pannen auf.
Das Patent US 3781853 beschreibt ein maritimes Signalisierungssystem, bei dem mehrere Leuchtquellen miteinander verbunden sind, um gleichzeitig einen Lichtblitz abzugeben. Dieses System hat die Aufgabe, seine Funktion fortzusetzen, wenn eine der Lichtquellen ausfällt. Jede Lichtquelle umfasst ein Lichtblitz-Taktelement, eine von Tageslicht gesteuerte Schaltung, eine Schaltung zur Erfassung einer ausgelöschten Lampe und eine Lampenwechselschaltung. Die Ausgangsleistung des Lichtblitz-Taktelements synchronisiert alle Lichtquellen. Bei Ausfall einer der Quellen setzen die anderen ihre Funktion fort.
Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Leuchtanzeige bezüglich des Funktionszustandes eines Systems, welche die Nachteile der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik beseitigt, indem Ausfälle von Signalgebern erfasst werden und eine ordnungsgemäße Funktionsweise auch bei bestimmten auftretenden Pannen garantiert wird. Aufgabe der Erfindung ist auch ein Steuerverfahren einer solchen Vorrichtung.
Abriss der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Leuchtanzeige bezüglich des Funktionszustands eines Systems, die mindestens eine Anzeigeleuchte bzw. einen Sichtmelder sowie Mittel zur Erfassung eines Ausfalls dieser Anzeigeleuchte(n) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anzeigeleuchte m parallele Zweige, die jeweils aus n Leuchtdioden in Reihe bestehen, sowie Auswahlmittel eines Zweigs umfasst, wobei m und n ganze Zahlen sind, so dass: m ≥ 2 und n ≥ 1 ist.
Vorteilhafterweise sind die m ersten Enden jedes Zweigs miteinander verbunden, wobei ihre zweiten Enden mit den verschiedenen Eingängen der Auswahlmittel verbunden sind, die in Abhängigkeit von der Befehlsreihenfolge einen ausgewählten Zweig mit dem Ausgang der Vorrichtung verbinden.
Diese Vorrichtung umfasst vorteilhafterweise die folgenden, jeder Anzeigeleuchte zugeordneten Schaltungen:

– einen Stromgenerator, der diese Leuchte speist,
– einen zwischen den Ausgang der Auswahlmittel und den Eingang des Stromgenerators geschalteten Unterbrecherschalter,
– ein Steuermodul, welches die Auswahlmittel und den Unterbrecherschalter steuert,
– diesen Unterbrecherschalter, der zwischen den Ausgang des Auswahlelements und den Eingang des Stromgenerators geschaltet ist.

Vorteilhafterweise sind jede Anzeigeleuchte, ihr Steuermodul sowie ihr Unterbrecherschalter in ein- und demselben Gehäuse integriert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Steuerverfahren einer Leuchtanzeigevorrichtung hinsichtlich des Funktionszustandes eines Systems, wobei die Vorrichtung mindestens eine Anzeigeleuchte sowie Pannenerfassungsmittel dieser Anzeigeleuchte(n) umfasst, wobei jede Anzeigeleuchte m parallele Zweige umfasst, die jeweils aus n Leuchtdioden in Reihe bestehen, sowie Auswahlmittel eines Zweigs, wobei m und n ganze Zahlen sind, so dass m ≥ 2 und n ≥ 1 ist, und wobei dieses Verfahren einen automatischen Testschritt aller Anzeigeleuchten des Systems umfasst, wobei dieser Schritt die folgenden Schritt für jede Anzeigeleuchte umfasst:

– wenn die Anzeigeleuchte eingeschaltet ist, wird ihre richtige Funktionsweise durch Kontrolle der verbrauchten Intensität und der an ihren Klemmen vorhandenen Spannung überprüft,
– wenn die Anzeigeleuchte ausgeschaltet ist, wird sie während einer Dauer der Größenordnung von einigen Mikrosekunden aktiviert, die dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar sind, und es werden in diesem Augenblick seine Strom-/Spannungsparameter gemessen.

Im Verlauf des dynamischen Steuerschritts werden alternierend die verschiedenen Zweige jeder Anzeigeleuchte mit einer Abtastfrequenz von der Größenordnung einiger KiloHertz erleuchtet, die ausreichend hoch ist, dass sie vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen wird, wobei die Strom-/Spannungsparameter bei jeder Abtastung gesteuert werden. Ein Zweig wird nicht mehr aktiviert, wenn in diesem ein Fehler festgestellt wurde. Wenn jedoch alle Zweige fehlerhaft sind, aber mindestens ein Zweig bleibt, der keinen offenen Stromkreis aufweist, so wird dieser/werden diese Zweig/Zweige als funktionsfähig eingestuft.
Wenn ein Defekt in mindestens einem Zweig festgestellt wird, wird das zyklische Einschaltverhältnis der anderen, fehlerfreien Zweige modifiziert, um die gleiche Gesamtleuchtkraft an der Anzeigeleuchte, von der mindestens ein Zweig fehlerhaft ist, beizubehalten.
Die Erfindung kann vorteilhaft auf dem Gebiet der Luftfahrt eingesetzt werden.
So wird bei dem Verfahren der Erfindung ein permanenter automatischer Test aller Anzeigeleuchten des Cockpits eines Flugzeugs durchgeführt und damit der Pilot von dieser Aufgabe entlastet. Ein solcher kontinuierlicher Test ermöglicht es, die Nicht-Erfassung eines verborgenen Defekts durch den Piloten zu vermeiden. Außerdem gestattet die redundante Struktur der Anzeigeleuchten eine unmittelbar dynamische Steuerung im Fall eines Fehlers dieser ersten Redundanz ohne sichtbare Auswirkung auf den Piloten und damit ohne Arbeitsüberlastung für diesen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 und 2 eine Darstellung zweier Vorrichtungen nach dem Stand der Technik,
3 und 4 eine Darstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und
5 eine Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von speziellen Ausführungsformen
Die Leuchtanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung umfasst mindestens eine Anzeigeleuchte 29, wie z.B. die in 3 dargestellte, die aufweist:

– eine Einheit 30 zum Abstrahlen von Licht, die aus m Zweigen 31 und aus n Leuchtdioden (DEL) 32 (wobei m ≥ 2 und n ≥ 1 ist) zusammengesetzt ist, wobei die n Dioden jedes Zweigs in der gleichen Richtung geschaltet sind und die m ersten Enden dieser Zweige 31 zusammen auf den Eingang E geschaltet sind, und ihre zweiten Enden mit den verschiedenen Eingängen einer Auswahlschaltung 33 verbunden sind,
– diese Auswahlschaltung 33, die in Abhängigkeit von einer Befehlsreihenfolge C einen der ausgewählten Zweige 31 mit dem Ausgang S verbindet.

Eine Spannungsmessvorrichtung 34, die zwischen den Eingang E und den Ausgang S der Anzeigeleuchte geschaltet ist, ermöglicht die Erfassung der Spannung an den Klemmen dieser Anzeigeleuchte. Eine Intensitätsmessvorrichtung 35, die mit dem Ausgang der Anzeigeleuchte 29 verbunden ist, gestattet die Erfassung der Intensität des Stroms, der durch diese fließt.
Wie in 4 dargestellt ist, wird die Anzeigeleuchte 29 von einem Stromgenerator 40 gespeist. Ein Befehls- bzw. Steuermodul 41 steuert einerseits die Auswahlschaltung 33 über eine Leitung 43 und andererseits einen Unterbrecherschalter 42 über eine Leitung 44. Dieses Steuermodul 41 enthält einen Speicher, der die Speicherung des Funktionszustandes oder Nicht-Funktionszustandes jedes Zweigs 31 ermöglicht. Das Steuersignal dieses Moduls 41, das auf einer externen Steuerschaltung 45 transportiert wird, ist ein klassischer Befehl, der einer Anzeigeleuchte gegeben wird (Einschalten/Ausschalten). Eine Zustandsmeldeleitung 46 ermöglicht die Meldung des Zustands dieser Anzeigeleuchte 20 an externe Vorrichtungen, beispielsweise zum Zweck der Warnung oder der Wartung.
Das Verfahren führt einen dynamischen Test aller Anzeigeleuchten 29 durch, beispielsweise die eines Flugzeug-Cockpits, wie z.B.:

– wenn eine Anzeigeleuchte eingeschaltet ist, ist es leicht, ihren ordnungsgemäßen Funktionszustand zu überprüfen, indem regelmäßig die verbrauchte Intensität und die an diesen Klemmen vorhandene Spannung überprüft wird,
– wenn eine Anzeigeleuchte ausgeschaltet ist, wird das gleiche Messprinzip angewandt, indem diese Anzeigeleuchte kurz angeregt bzw. aktiviert wird. Hierbei wird diese Anzeigeleuchte während einer Dauer der Größenordnung von einigen Mikrosekunden, die dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist, mit Strom versorgt, wobei die Nenn-Steuerwerte eingehalten werden. Dabei werden in diesem Augenblick die Strom-/Spannungsparameter dieser Anzeigeleuchte gemessen.

Das Verfahren der Erfindung führt eine dynamische Steuerung der Redundanz jeder Anzeigeleuchte durch, die darin besteht, dass mittels einer Auswahlschaltung 33 alternierend die verschiedenen Zweige 31 dieser Anzeigeleuchte mit einer Abtastfrequenz ausgewählt werden, die genügend hoch ist (von der Größenordnung einiger kHz), um vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen zu werden.
Bei jeder Abtastung werden die Strom-/Spannungsparameter der Anzeigeleuchten gesteuert. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird der fragliche Zweig nicht mehr aktiviert, und bei den anderen Zweigen wird ihr zyklisches Beleuchtungsverhältnis modifiziert, um die gleiche Gesamtleuchtkraft an der Anzeigeleuchte beizubehalten.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht so, einen Totalausfall der Anzeigeleuchte zu vermeiden. Desgleichen setzt auch dann, wenn die Anzeigeleuchte nicht aufleuchtet, das Verfahren der Erfindung seinen dynamischen Test fort, indem eine kurze Steuerung bzw. Kontrolle der verschiedenen Zweige durchgeführt wird. Von dem Verlust bzw. Ausfall eines ersten Zweigs ist es möglich, eine präventive Wartungsnachricht zu erstellen, ohne dass der Pilot darüber informiert wird.
So ist unter der Annahme der zwei möglichen Zustände einer Anzeigeleuchte, nämlich ausgeschaltete oder eingeschaltete Anzeigeleuchte, die Funktionsweise wie folgt:
Ausgeschaltete Anzeigeleuchte
Es kommt kein Befehl auf der externen Befehlsleitung 45 an. Das Steuermodul 41 öffnet und schließt den Unterbrecherschalter 42, um die Anzeigeleuchte 29 mit ausreichend kurzen Impulsen zu versorgen, beispielsweise von der Dauer in der Größenordnung einiger Mikrosekunden und mit Beabstandung, damit die Anzeigeleuchte 29 einem Beobachter ausgeschaltet scheint. Jeder Impuls wird sukzessive durch die Auswahlschaltung 33 auf einen der Zweige 31 geschickt. Er gestattet die Messung der Spannung an den Klemmen dieses Zweigs sowie des Stroms, der durch diesen fließt.
Zwei Pannenfälle können hierbei erfasst werden (eine Leuchtdiode kennt nur zwei Pannenarten, den Kurzschluss oder den offenen Stromkreis):

– einen Nullstrom: Der Stromkreis ist offen und der Zweig kann nicht mehr funktionieren. Er wird als nicht funktionsfähig eingestuft.
– ein schwächere Spannung als die Nenn-Spannung: Mindestens eine Diode ist kurzgeschlossen. Die Tatsache, dass der Zweig als funktionsfähig oder nicht-funktionsfähig eingestuft wird, hängt von dem Verhältnis zwischen der Anzahl von Dioden in gutem Zustand und der Anzahl von Dioden des Zweigs ab, die gleich dem Verhältnis zwischen der gemessenen Spannung und der Nenn-Spannung ist. Der Hersteller oder Anwender entscheidet, von welcher Minderung des Wirkungsgrads an ein Zweig als nicht-funktionsfähig deklariert werden soll.

Eine solche Funktionsweise der "ausgeschalteten Anzeigeleuchte" ermöglicht es dem Steuermodul 41, vor jedem Beleuchtungsbefehl die funktionsfähigen Zweige zu erkennen, die im Modus "eingeschaltete Anzeigeleuchte" verwendet werden könnten.
Eingeschaltete Anzeigeleuchte
Ein Beleuchtungsbefehl ist auf der externen Steuerleitung 45 angekommen. Das Steuermodul 41 schließt den Unterbrecherschalter 42, so dass die Anzeigeleuchte 29 permanent gespeist wird. Auf zyklische Weise speist die Auswahlschaltung 33, die von dem Signal C gesteuert wird, die funktionsfähigen Zweige 31 nacheinander.
Für jeden versorgten Zweig 31 können zwei Pannenfälle erfasst werden:

– ein Nullstrom: Der Stromkreis ist offen und der Zweig kann nicht mehr funktionieren. Er wird als nicht funktionsfähig eingestuft.
– eine schwächere Spannung als die Nenn-Spannung: Mindestens eine Diode ist kurzgeschlossen. Die Tatsache, ob der Zweig als funktionsfähig angesehen wird oder nicht, hängt von dem Verhältnis zwischen der Anzahl von Dioden in ordnungsgemäßem Zustand und der Anzahl von Dioden des Zweigs, die das gleiche Verhältnis aufweisen wie das Verhältnis zwischen der gemessenen Spannung und der Nenn-Spannung, ab.

Es kann ein schlechterer Funktionsmodus vorhanden sein, bei dem alle Zweige nicht funktionsfähig deklariert sind, bei dem aber trotzdem mindestens ein Zweig bleibt, der sich nicht in einem offenen Schaltkreis befindet. In diesem Fall kann/können der (oder die) fragliche(n) Zweig (e) wieder als funktionsfähig eingestuft werden, wobei die Anzeigeleuchte weniger Licht emittiert als bei ihrer Nominalfunktion.
Jegliche Erfassung einer Panne kann die Emission eines Signals auf der Rückmeldeleitung hervorrufen, die für eine Bedienungsperson und/oder für irgendein Wartungssystem bestimmt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform, wie sie in 5 dargestellt ist, sind die Anzeigeleuchte 29, ihr Steuermodul 41 sowie der Unterbrecherschalter 42 in ein einziges Gehäuse 50 mit zwei Speiseleitungen 51 integriert, so dass sie annähernd die äußere Erscheinung einer herkömmlichen Anzeigeleuchte aufweisen.

Claims

Vorrichtung zur Leuchtanzeige bezüglich des Funktionszustands eines Systems, wobei die Vorrichtung mindestens eine Anzeigeleuchte bzw. einen Sichtmelder sowie Pannenerfassungsmittel dieser Anzeigeleuchte(n) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anzeigeleuchte m parallele Zweige (31), die jeweils aus n Leuchtdioden (32) in Reihe bestehen, sowie Auswahlmittel (33) eines Zweigs umfasst, wobei m und n ganze Zahlen sind, wie z.B. m ≥ 2 und n ≥ 1.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die m ersten Enden der Zweige miteinander verbunden sind, und ihre zweiten Enden an unterschiedlichen Eingängen der Auswahlmittel (33) verbunden sind, die in Abhängigkeit von einem Steuerbefehl C die Verbindung eines ausgewählten Zweigs (31) mit einem Ausgang der Vorrichtung (S) gestatten.
Vorrichtung nach Anspruch 2, außerdem für jede Anzeigeleuchte umfassend: – einen Stromgenerator (40), der diese Leuchte (29) speist, – einen zwischen den Ausgang der Auswahlmittel (33) und den Eingang des Stromgenerators (40) geschalteten Unterbrecherschalter (42), – ein Steuermodul (41), welches die Auswahlmittel und den Unterbrecherschalter (42) steuert und einen Speicher enthält, der die Speicherung des Zustands jedes Zweigs (31) gestattet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede Anzeigeleuchte (29), ihr Steuermodul (41) sowie ihr Unterbrecherschalter (42) in einem einzigen Gehäuse (50) integriert sind.
Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf dem Gebiet der Luftfahrt.
Verfahren zur Steuerung einer Leuchtanzeigevorrichtung hinsichtlich des Funktionszustandes eines Systems, wobei die Vorrichtung mindestens eine Anzeigeleuchte sowie Pannenerfassungsmittel dieser Anzeigeleuchte(n) umfasst, wobei jede Anzeigeleuchte m parallele Zweige (31) umfasst, die jeweils aus n Leuchtdioden (32) in Reihe bestehen, sowie Auswahlmittel (33) eines Zweigs, wobei m und n ganze Zahlen sind, wie z.B. m ≥ 2 und n ≥ 1, und wobei das Verfahren einen automatischen Testschritt aller Anzeigeleuchten des Systems umfasst, wobei dieser Schritt die folgenden Schritte für jede Anzeigeleuchte umfasst: – wenn die Anzeigeleuchte eingeschaltet ist, wird ihre richtige Funktionsweise durch Kontrolle der verbrauchten Intensität und der an ihren Klemmen vorhandenen Spannung überprüft, – wenn die Anzeigeleuchte ausgeschaltet ist, wird sie während einiger Mikrosekunden aktiviert, so dass die Aktivierung dem menschlichen Auge verborgen bleibt, und im Verlauf dieser Aktivierung werden ihre Strom-/Spannungsparameter gemessen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei im Verlauf des Schritts der dynamischen Steuerung alternierend die verschiedenen Zweige jeder Anzeigeleuchte mit einer Abtastfrequenz von einigen Kilohertz aktiviert werden, die genügend hoch ist, damit die Aktivierung dem menschlichen Auge verborgen bleibt, wobei die Strom-/Spannungsparameter bei jeder Abtastung kontrolliert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Zweig nicht mehr aktiviert wird, wenn in ihm ein Fehler festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn alle Zweige Fehler aufweisen, aber mindestens ein Zweig verbleibt, der keinen offenen Stromkreis aufweist, dieser/diese Zweig(e) als funktionsfähig eingestuft werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn ein Fehler in mindestens einem Zweig festgestellt wird, das zyklische Einschaltverhältnis der Zweige ohne Fehler modifiziert wird, um die gleiche Gesamtleuchtkraft an der Anzeigeleuchte, von der mindestens ein Zweig fehlerhaft ist, zu erhalten.