DE102009016073A1

DE102009016073A1 - Demonstrationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009016073A1
Application number: DE102009016073A
Authority: DE
Inventors: Florian Dr. Schulz
Original assignee: BUND DER FREIEN WALDORFSCHULEN; BUND DER FREIEN WALDORFSCHULEN EV
Current assignee: BUND DER FREIEN WALDORFSCHULEN; BUND DER FREIEN WALDORFSCHULEN EV
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2029-04-04
Also published as: DE102009016073B4

Abstract

Auf einer drehbar gelagerten Trommel (1) sind Klebestreifen (5, 6, 7) in unterschiedlichen Längen und Positionen aufgebracht. Der Schleifer (4) ist mit einem Pluspol, die Schleifer (5, 6, 7) mit einem Minuspol verbunden. Die Leuchtdioden (10, 11, 12) sowie die Glühbirne (9) dienen der Anzeige der Umwandlung von Digital- in Analogsignalen.

Description

Stand der Technik
Im Bereich der Telefon- und Nachrichtentechnik sind Umsetzer von Analogsignalen in Digitalsignale und umgekehrt seit langem bekannt. Dabei ist die Zielsetzung, die A/D- bzw. D/A-Konverter für immer höhere Tastfrequenzen tauglich zu machen bzw. die Umsetzung schneller zu machen.
In der DE 31 05 782 C2 wird ein „Analog-Digitalumsetzer” offenbart, bei dem mehr als zwei A/D-Wandler zur Umwandlung eines Analog- in ein Digitalsignal vorhanden sind. Ein Taktsignalgenerator führt jedem der A/D-Wandler Taktsignale mit unterschiedlicher Phasenlage zu. Eine Verarbeitungsschaltung verarbeitet die Ausgänge der A/D-Wandler bei Zuführung eines Bezugssignals oder zu den Wandlern. Eine Phasenüberwachungsschaltung oder Phasenregelschaltung überwacht die Phasendifferenz zwischen den Taktsignalen und den analogen Eingangssignalen in Abhängigkeit vom Ausgang der Verarbeitungsschaltung.
Des weiteren ist eine „Schaltungsanordnung mit dividierendem Analogdigitalwandler” ( DE 40 02 270 A1 ) bekannt, bei der eine Schaltungsanordnung mit dividierendem Analogwandler, der zur Division eines Eingangssignals durch das dem jeweiligen Eingangssignal zugeordneten Referenzsignal vorgesehen ist, vorgeschlagen wird.
Als Demonstrationsvorrichtungen zur Veranschaulichung von Vorgängen sind zum einen eine „Demonstrationsvorrichtung für Photovoltaik” ( DE 89 05 138 U1 ) bekannt. Dabei werden photovoltaische und elektrische Bauteile eingesetzt. Die Vorrichtung besteht aus zwei Solargeneratoren und einer Demonstrationsschalttafel, in den Schalt-, Steuer- und Meßsysteme sowie weitere Bauteile integriert sind.
Zum anderen ist eine „Messvorrichtung für Linear- oder Angularbewegungen und Verwendung der Messvorrichtung und eines Messsensors” ( DE 44 13 098 C2 ) bekannt. Diese Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Erfassung der Position eines bewegten Teiles, insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen und die Verwendung der Messvorrichtung und eines Messsensors für Linear- oder Angularbewegungen mit einem Längen- oder Winkelaufnehmer, der nach einer Meßmethode arbeitet und eine Eingangsgröße in Form einer Linear- oder Angularbewegung in eine elektrisch verarbeitbare erste Ausgangsgröße umsetzt. Dies erfolgt mittels einer Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung.
Für eine anschauliche Darstellung der digitalen Tonübertragung, beispielsweise für Unterrichts- oder Schulungszwecke, stellt sich das Problem, dass durch die Verwendung von elektronischen Mitteln bei der modernen Telefon- und Nachrichtentechnik ein anschaulicher, für Schüler oder Lehrlinge nachvollziehbarer und verständlicher Vorgang der Digitalisierung nicht offenbart wird.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Die Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs hat dahingegen den Vorteil, dass die Vorrichtung der anschaulichen Demonstration der Umsetzung eines Digitalsignals in ein Analogsignal dient und dazu entsprechend ausgestaltet ist, um die in herkömmlichen Digital-Analogwandlern optisch nicht sichtbaren Vorgänge darzustellen.
Die Demonstrationsvorrichtung besteht aus einer mittels einer Kurbel drehbar gelagerte Trommel, die vorzugsweise aus Messing besteht, an der beispielsweise Streifen aus Kupferblech als Schleifer anliegen. Über mindestens einen Schleifer ist diese Trommel an mindestens einer ihrer Seiten leitend mit dem Pluspol eines Akkus, beispielsweise eines 12 V-Akkus, verbunden. Auf der Trommel sind Isolierbandabschnitte aufgebracht, wobei die Anordnung der Isolierbandabschnitte ein bestimmtes Muster aufweisen. Weitere Schleifer sind jeweils an einen Minuspol angeschlossen.
An einer Seite, beispielsweise an der Oberseite, sind die Schleifer mit einer Platine verbunden, auf der neben einer Anzahl von Leuchtdioden, passend zur Anzahl der Schleifer, mindestens eine Glühlampe zur Anzeige montiert ist. Sobald ein Schleifer bei der Drehung der Trommel das Isolierbandstück nicht mehr berührt und leitend darauf aufliegt, leuchtet die dem Schleifer zugeordnete Leuchtdiode auf und die Lampenhelligkeit wird entsprechend der Stufe dieses Schleifers erhöht.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung wird die zugehörige Dualzahl an den Leuchtdioden bei langsamer Drehung der Trommel ablesbar. Gleichzeitig nimmt die Lampenhelligkeit entsprechend in deutlich erkennbaren Stufen zu und wieder ab. Bei schneller Bewegung der Trommel wird die Wirkung erzielt, dass bedingt durch die Trägheit des Auges und des Glühfadens der Glühlampe eine kontinuierliche Zu- und Abnahme der Helligkeit zu erfolgen scheint.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
1 zeigt eine Trommel mit vier Schleifern sowie Leuchtdioden und einer Glühlampe.
2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit den Widerständen, den LED’s sowie einer Glühlampe.
3 zeigt die Anordnung der Klebestreifen auf der Trommel und die dazugehörenden Stufenzahlen.
4 zeigt die Leistungsstufen der Lampe in Abhängigkeit der Anzahl der Stufen sowie der Leistung in mW.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1: Auf der Trommel 1 sind Klebestreifen 2 aus Isolierbandstücken in unterschiedlichen Längen aufgebracht. Die Trommel 1 ist mittels einer Kurbel 3 um ihre Achse drehbar gelagert. An der Trommel 1 liegen vier Schleifer 4, 5, 6 sowie 7 auf. Der Schleifer 4 links außen ist mit dem Pluspol eines 12 V-Akkus 8 verbunden. Bei der Drehung der Trommel 1 erfolgt ein automatisches Hoch- und Herunterzählen der Dualzahlen. Jeder der Schleifer 5, 6 und 7 ist über einen Widerstand von 40 Ω, 80 Ω und 160 Ω mit einer Glühlampe 9 (6 V, 0,1 A) verbunden. Zusätzlich ist die Lampe 9 durch einen Widerstand von 390 Ω direkt mit Plus verbunden, so dass sie für den schwachen Strom der ersten Stufe vorgewärmt wird. Bei dieser Wahl der Widerstände ist gewährleistet, dass die Helligkeitsabstufungen möglichst gut zu erkennen sind. Die Leuchtdioden 10, 11, 12 dienen der Anzeige, wann der jeweilige Schleifer (5, 6, 7) auf die leitende Oberfläche der Trommel (1) oder die nichtleitende Oberfläche des Klebestreifens (2) trifft.
2 zeigt ein Schaltbild der Anordnung mit der Glühlampe 9 sowie den Leuchtdioden 10, 11, 12, den Widerständen von 40, 80, 160 sowie 390 Ω.
3 zeigt eine kontinuierliche Zu- und Abnahme der Helligkeit in Abhängigkeit von der Schnelligkeit des Drehens der Trommel 1, der Größe und Anordnung der Klebestreifen 2 auf der Trommelmantelfläche 16 und der Bits 13, 14, 15. Wird die Trommel 1 langsam gedreht, kann die zugehörige Dualzahl an den drei Leuchtdioden 10, 11, 12 abgelesen werden. Gleichzeitig nimmt die Lampenhelligkeit der Glühlampe 9 entsprechend in deutlich erkennbaren Stufen zu und wieder ab. Bei schnellem Drehen der Trommel 1 erscheint eine kontinuierliche Zu- und Abnahme der Helligkeit zu erfolgen, bedingt durch die Trägheit des Auges und des Glühfadens.
4 zeigt die gemessene Lampenleistung in mW in Abhängigkeit von der Schaltstufe (Werte 0 bis 8). Bedingt durch die einfache Schaltung wird der Strom nicht in gleichmäßigen Stufen hochgezählt, dazu müsste der Lampenwiderstand verschwindend klein sein. Doch wird durch die Abstufung das Prinzip der Umwandlung von digitalen in analoge Signale deutlich. Die Vorwiderstände der Leuchtdioden liegen an einem gemeinsamen Fußpunkt, der durch eine Zenerdiode auf einer Spannung von 5,1 V gehalten wird. Dadurch wird verhindert, dass die zugehörige Leuchtdiode 10, 11, 12 eines ausgeschalteten Schleifers 5–7 über die Spannung an der Lampe 9 stromführend wird und leuchtet.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Trommel
2: Klebestreifen
3: Kurbel
4: Schleifer
5: Schleifer
6: Schleifer
7: Schleifer
8: 12 V-Akku
9: Glühlampe
10: Leuchtdiode
11: Leuchtdiode
12: Leuchtdiode
13: Bit
14: Bit
15: Bit
16: Trommelmantelfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3105782 C2 [0002]
- DE 4002270 A1 [0003]
- DE 8905138 [0004]
- DE 4413098 C2 [0005]

Claims

Vorrichtung zur Demonstration der Umsetzung eines Digitalsignals in ein Analogsignal, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Trommel (1) mindestens eine Abdeckung (2) angeordnet ist und die Trommel (1) mittels einer Kurbel (3) drehbar ist, dass an der Trommel (1) ein Schleifer (4) anliegt und jeweils in der Lage der Abdeckung (2) mindestens ein weiterer Schleifer (5, 6, 7) angeordnet ist, wobei der Schleifer (4), der bei der Drehung der Trommel (1) nicht mit einer Abdeckung (2) in Berührung kommt, an einen Pluspol angeschlossen ist und der oder die anderen Schleifer (5, 6, 7) jeweils an einen Minuspol angeschlossen sind, dass der oder die Schleifer (5, 6, 7) mit einer Platine verbunden sind, auf der jedem Schleifer (5, 6, 7) eine Leuchtdiode (10, 11, 12) zugeordnet ist, und dass an der Platine mindestens eine Glühlampe (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungen (2) in Mustern in Querrichtung der Trommel (1) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungen (2) Klebestreifen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) aus Messing besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifer (4, 5, 6, 7) aus Kupferblech bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leuchtdiode (10, 11, 12) eine Dualzahl zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeit der Glühlampe (9) stufenweise in Abhängigkeit von der Schnelligkeit der Drehung der Trommel (1) veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Schleifer (4, 5, 6, 7) und der Glühbirne (9) ein Widerstand angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand, der dem Schleifer (4) zugeordnet ist, 40 Ω, der des Schleifers (5) 80 Ω, der des Schleifers (6) 160 Ω sowie der des Schleifers (7) 390 Ω beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühlampe (9) durch den Widerstand von 390 Ω direkt mit dem Pluspol verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwiderstände der Leuchtdioden an einem gemeinsamen Fußpunkt auf einer Spannung von 5,1 V liegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung von 5,1 V des Fußpunktes bei 12. durch eine Zenerdiode bestimmt wird.