DE102011079312A1

DE102011079312A1 - Elektrisches Gerät mit einem Display

Info

Publication number: DE102011079312A1
Application number: DE102011079312A
Authority: DE
Inventors: Eric Chemisky; Slava Friesen; Rainer Nicklis
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-01-24
Also published as: WO2013010939A1

Abstract

Ein elektrisches Gerät (1) weist ein Display (4) mit einer mindestens einer Leuchtdiode (7) aufweisenden Hintergrundbeleuchtung (8), einer Steuereinrichtung (6) zur Ansteuerung der Leuchtdiode (7) und einen Fotosensor mit nachgeordneter Auswerteschaltung (10) zur Erfassung der Umgebungshelligkeit und Steuerung der Steuereinrichtung (6) zur Ansteuerung der Leuchtdiode (7) in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungshelligkeit auf. Um die Funktionalität des Displays (4) mit der Hintergrundbeleuchtung (8) zu erweitern, besteht der Fotosensor aus der mindestens einen Leuchtdiode (7), wobei eine steuerbare Schalteinrichtung (9, 9’) die Leuchtdiode (7) zur Erfassung der Umgebungshelligkeit während vorgegebener Zeitintervalle von der Steuereinrichtung (6) trennt. Eine Diskriminatoreinheit (17) untersucht in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene Helligkeitsschwankungen auf vorgegebene Eigenschaften und erzeugt bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen ein Ausgangssignal (23, 24, 25, 26, 27).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem Display, das eine Hintergrundbeleuchtung mit mindestens einer Leuchtdiode aufweist, einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leuchtdiode und einem Fotosensor mit nachgeordneter Auswerteschaltung zur Erfassung der Umgebungshelligkeit und Steuerung der Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leuchtdiode in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungshelligkeit.
Ein derartiges Gerät ist aus der US 2005/0151665 A1 bekannt.
Aus der EP 1 781 071 A1 ist eine LED-Signallampe bekannt, bei der die Leuchtdiode selbst als Fotosensor dient. Zur Erfassung der Umgebungshelligkeit trennt eine steuerbare Schalteinrichtung die Leuchtdiode während vorgegebener Zeitintervalle von der Steuereinrichtung ab und schaltet sie stattdessen an die Auswerteinrichtung.
Aus der US 2010/231197 A1 ist es bekannt, die Ansteuerung einer LED-Hintergrundbeleuchtung eines Displays mit einem seriellen Datenstrom zu modulieren, so dass die Leuchtdiode entsprechend dem Datenstrom blinkt. Das Licht der LED-Hintergrundbeleuchtung kann mit einem externen Sensor detektiert und wieder in einen Datenstrom umgesetzt werden. Damit ist eine Informationsübertragung von einem das Display beinhaltenden Gerät zu einem den Sensor beinhaltenden Gerät möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionalität eines Displays mit LED-Hintergrundbeleuchtung zu erweitern.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei dem Gerät der eingangs angegebenen Art der Fotosensor aus der mindestens einen Leuchtdiode besteht, dass eine steuerbare Schalteinrichtung vorgesehen ist, die die Leuchtdiode zur Erfassung der Umgebungshelligkeit während vorgegebener Zeitintervalle von der Steuereinrichtung trennt, und dass die Auswerteeinrichtung eine Diskriminatoreinheit enthält, die in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene Helligkeitsschwankungen auf vorgegebene Eigenschaften untersucht und bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen mit vorgegebenen Eigenschaften ein Ausgangssignal erzeugt.
Die Erfindung ermöglicht es, nicht nur die für die Helligkeitsadaption der Hintergrundbeleuchtung relevante pauschale Umgebungshelligkeit sondern auch in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene zusätzliche Informationen zu erfassen und zu extrahieren. Je nach Eigenschaft der zu detektierenden Helligkeitsschwankungen kann die Diskriminatoreinheit mindestens einen der folgenden und jeweils ein Ausgangssignal erzeugenden Diskriminatoren enthalten:

– Frequenzdiskriminator,
– Impulsdiskriminator,
– Pulsweitendiskriminator,
– Zähldiskriminator.

Bei den zusätzlichen Informationen kann es sich um Helligkeitsschwankungen aufgrund von unterschiedlichen Netzfrequenzen, insbesondere 50 Hz und 60 Hz, handeln, die von netzbetriebenen Lampen in der Umgebung des Displays erzeugt werden. Solche Helligkeitsschwankungen von 50 Hz bzw. 60 Hz können mittels eines Frequenzdiskriminators detektiert werden. Der Frequenzdiskriminator erzeugt dann im Detektionsfall ein Ausgangssignal, mit dem z. B. bei der Ansteuerung des Displays automatisch die Sprache der Anzeige ausgewählt werden kann (50 Hz -> deutsch, 60 Hz -> englisch).
Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Geräts ist Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Leuchtdiode in Abhängigkeit von zu sendenden Daten frequenz- oder pulsweitenmoduliert anzusteuern, während die Diskriminatoreinheit zum Empfang solcher in Form von frequenz- oder pulsweitenmodulierten Helligkeitsunterschieden erhaltenen Daten ausgebildet ist. Das Display ermöglicht damit eine bidirektionale drahtlose Kommunikation mit einem externen Gerät.
Die Diskriminatoreinheit kann weiterhin dazu ausgebildet sein eine vorübergehende Abschattung des Displays vorgegebener Dauer zu detektieren, so dass z. B. eine wischende Handbewegung erkannt und zum Einschalten des Displays und/oder der Hintergrundbeleuchtung für eine vorgegebene Dauer verwendet werden kann. Eine solche Funktionalität ist wegen der damit verbundenen Stromeinsparung insbesondere für batteriebetriebene Geräte, z. B. Wireless-Feldgeräte in der Prozessindustrie, von Vorteil.
Schließlich kann die LED-Hintergrundbeleuchtung als Strahlungs- und Teilchendetektor verwendet werden, wozu der Zähldiskriminator dazu ausgebildet ist, von der Leuchtdiode als Helligkeitsblitze erfasste radioaktive Strahlung zu detektieren. So erzeugt Teilchenstrahlung (Alpha- oder Betastrahlung) in der als Fotosensor betriebenen Leuchtdiode Signalspitzen, wie von sehr kurzen Helligkeitsblitzen, die detektiert und gezählt werden können. Diese Funktionalität ist für Feldgeräte vorteilhaft, die in kerntechnischen Anlagen eingesetzt werden. Wird eine zu hohe Strahlung detektiert, kann das Gerät signalisieren, dass seine Funktionssicherheit nicht mehr gewährleistet ist.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts erläutert. Es werden nur in Bezug auf die Erfindung relevante Funktionen und Teile des Geräts dargestellt und erläutert.
Ein elektrisches Gerät 1 enthält einen Mikrocomputer 2, der über eine Leitung 3 ein LCD-Display 4 zur Anzeige von Informationen ansteuert. Der Mikrocomputer 2 erzeugt ferner ein pulsweitenmoduliertes Signal 5, um über eine Steuereinrichtung 6, beispielsweise ein Aufwärtswandler (Hochsetzsteller), eine aus einer oder mehreren Leuchtdioden 7 bestehende Hintergrundbeleuchtung 8 des Displays 4 anzusteuern. Die Leuchtdioden 7 der Hintergrundbeleuchtung 8 sind über eine steuerbare Schalteinrichtung 9 und/oder 9' je nach Schaltstellung entweder mit der Steuereinrichtung 6 oder einer Mess- oder Auswerteeinrichtung 10 verbunden. Die steuerbare Schalteinrichtung 9, 9' wird mit dem pulsweitenmodulierten Signal 5 des Mikrocomputers 2 angesteuert, so dass die Leuchtdioden 7 zu ihrer Ansteuerung mit der Steuereinrichtung 6 und in den Ansteuerpausen mit der Auswerteschaltung 10 verbunden sind. Die Auswerteeinrichtung 10 enthält einen Verstärker 11, der die Spannung an der hier als Fotodioden betriebenen und in Reihe geschalteten Leuchtdioden 7 erfasst. Es besteht auch die Möglichkeit, anstelle der Spannung den von den Leuchtdioden 7 photovoltaisch erzeugten Strom mit einem Transimpedanzverstärker zu erfassen. Auch kann an den Leuchtdioden 7 eine Sperrspannung U_S angelegt werden. Das von dem Verstärker 11 erzeugte Signal 12 ist von dem auf die Leuchtdioden 7 fallenden Umgebungslicht abhängig. Diese Umgebungslicht beinhaltet neben einer sich in den Ansteuerungspausen der Leuchtdioden 7 nicht oder kaum verändernden Grundhelligkeit, hier durch ein Sonne 13 symbolisiert, charakteristische Helligkeitsschwankungen, die von unterschiedlichen Licht- oder Strahlungsquellen, wie z. B. Glühlampen oder Leuchtstoffröhren 14, Geräte 15 mit Licht-Sender oder radioaktive Strahlungsquellen 16, herrühren. Eine dem Verstärker 11 nachgeordnete Diskriminatoreinheit 17 untersucht mittels unterschiedlicher Diskriminatoren 18, 19, 20, 21, 22 in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene Helligkeitsschwankungen auf vorgegebene Eigenschaften und erzeugt bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen entsprechende Ausgangssignale 23, 24, 25, 26, 27.
Der Diskriminator 18 arbeitet als Tiefpass und erzeugt ein der allgemeinen Umgebungshelligkeit entsprechendes Ausgangssignal 23, mit dem über den Mikrocomputer 2 und die Steuereinrichtung 6 die Helligkeit der Leuchtdiode 7 in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungshelligkeit gesteuert wird.
Der Diskriminator 19 ist als Impulsdiskriminator ausgebildet, der eine vorübergehende Abschattung des Displays 4 durch eine wischende Handbewegung 28 erkennt und daraufhin ein Ausgangssignal 24 zum Einschalten des Displays 4 und/oder der Hintergrundbeleuchtung 8 erzeugt. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit werden das Display 4 bzw. die Hintergrundbeleuchtung 8 wieder ausgeschaltet.
Der Diskriminator 20 ist als Frequenzdiskriminator ausgebildet und detektiert Helligkeitsschwankungen die von netzbetriebenen Leuchtmitteln 14 ausgehen. Der Diskriminator 20 unterschiedet zwischen Netzfrequenzen von 50 Hz und 60 Hz und erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal 25, mit dem bei der Ansteuerung des Displays 4 automatisch die Sprache der Anzeige ausgewählt eingestellt wird (50 Hz -> deutsch, 60 Hz -> englisch).
Der Diskriminator 21 ist als Impuls- und/oder Zähldiskriminator ausgebildet und detektiert bzw. zählt von Teilchenstrahlung 16 in der als Fotosensor betriebenen Leuchtdiode 7 erzeugte Signalspitzen. Das von dem Diskriminator 21 erzeugte Ausgangssignal 26 dient zur Auslösung eines Alarmzustandes in dem Gerät 1.
Der Diskriminator 22 ist als Pulsweitendiskriminator ausgebildet und detektiert Datenströme in dem von dem Licht-Sender des Geräts 15 erzeugten Lichtsignal. Die Datenströme werden in dem Ausgangssignal 27 an dem Mikrocomputer 2 des Geräts 1 weitergegeben und dort weiterverarbeitet. Umgekehrt kann die Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtung 8 des Displays 4 mit einem seriellen Datenstrom 29 moduliert werden, so dass die Leuchtdiode 7 entsprechend dem Datenstrom 29 blinkt und das Licht der Hintergrundbeleuchtung 8 mit einem Sensor des Geräts 15 detektiert und dort in einen Datenstrom umgesetzt werden kann. Damit ist eine bidirektionale Datenübertragung zwischen den Geräten 1 und 15 möglich.
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

US 2005/0151665 A1 [0002]
EP 1781071 A1 [0003]
US 2010/231197 A1 [0004]

Claims

Elektrisches Gerät (1) mit einem Display (4), das eine Hintergrundbeleuchtung (8) mit mindestens einer Leuchtdiode (7) aufweist, einer Steuereinrichtung (6) zur Ansteuerung der Leuchtdiode (7) und einem Fotosensor mit nachgeordneter Auswerteschaltung (10) zur Erfassung der Umgebungshelligkeit und Steuerung der Steuereinrichtung (6) zur Ansteuerung der Leuchtdiode (7) in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungshelligkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotosensor aus der mindestens einen Leuchtdiode (7) besteht, dass eine steuerbare Schalteinrichtung (9, 9’) vorgesehen ist, die die Leuchtdiode (7) zur Erfassung der Umgebungshelligkeit während vorgegebener Zeitintervalle von der Steuereinrichtung (6) trennt, und dass die Auswerteeinrichtung (10) eine Diskriminatoreinheit (17) enthält, die in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene Helligkeitsschwankungen auf vorgegebene Eigenschaften untersucht und bei und bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen mit vorgegebenen Eigenschaften ein Ausgangssignal (23, 24, 25, 26, 27) erzeugt.
Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskriminatoreinheit (17) mindestens einen der folgenden und jeweils ein Ausgangssignal (23, 24, 25, 26, 27) erzeugenden Diskriminatoren enthält: – Frequenzdiskriminator (20), – Impulsdiskriminator (19), – Pulsweitendiskriminator (22), – Zähldiskriminator (21).
Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzdiskriminator (20) dazu ausgebildet ist, Helligkeitsschwankungen aufgrund von unterschiedlichen Netzfrequenzen, insbesondere 50 Hz und 60 Hz, zu detektieren.
Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die Leuchtdiode (7) in Abhängigkeit von zu sendenden Daten (29) frequenz- oder pulsweitenmoduliert anzusteuern und dass die Diskriminatoreinheit (17) zum Empfang von in Form von frequenz- oder pulsweitenmodulierten Helligkeitsunterschieden erhaltenen Daten (27) ausgebildet ist.
Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskriminatoreinheit (17) dazu ausgebildet ist eine vorübergehende Abschattung des Displays (4) vorgegebener Dauer zu detektieren.
Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähldiskriminator (21) dazu ausgebildet ist, von der Leuchtdiode (7) als Helligkeitsblitze erfasste radioaktive Strahlung (16) zu detektieren.