DE2042900A1 - Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Meßspannung mittels eines sich zwischen zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeige-Mediums - Google Patents

Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Meßspannung mittels eines sich zwischen zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeige-Mediums

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DE2042900A1 DE19702042900 DE2042900A DE2042900A1 DE 2042900 A1 DE2042900 A1 DE 2042900A1 DE 19702042900 DE19702042900 DE 19702042900 DE 2042900 A DE2042900 A DE 2042900A DE 2042900 A1 DE2042900 A1 DE 2042900A1
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Description

70/70 Lü /rl
Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie,, Baden (Schweiz)
Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Messspannung
mittels eines sich zwischen zwei Elektroden flächig ^
erstreckenden Anzeige-Mediums
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Messspannung durch die Grenze eines unter der .Einwirkung einer elektrischen Spannung optisch ausgezeichneten Bereiches eines sich zwischen mindestens zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeigemediums,..wobei die für den optisch ,ausgezeichneten Bereich massgebende Eigenschaft des Anzeigemediums bezüglich der v/irksamen '
elektrischen Spannung einen Schwellwert aufweist, und in dein Anzeigemedium durch Erzeugen eines Spannungsabfalls entlang mindestens einer der Elektroden in Bewegungsrichtung der Bereichsgrenze eine kontrollierte, am Ort der Bereichsgrenze den Schwellwert erreichende örtliche Spannungsverteilung bewirkt werden kann.
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D-Pat.Anm. 20 32 023.4 In einen noch nicht veröffentlichten Vorschlag^wird eine Anordnung beschrieben, bei welcher sich ein Anzeigemedium der vorstehend angegebenen Art, vorzugsweise ein nematischer Flüssigkristall, beispielsweise KBBA ('l-Methoxy-4'--n-Butyl-Benzyliden-Anilin), oder p-(p-Aethoxyphenylazo)-Phenylheptanoat bzw. Oenantsäure- p-(p!)-Aethoxyphenylazo-Phenyl€;Ster (Journal de Physique J50, C*»-109, Nov.-Dez. 1969, vgl. auch US-PS 3 322 H85)oder eine Festkörperschicht mit Injektionselektrolurcinessenz, beispielsweise Cu2 Se-Znse (Journal Appl. Phys. J5 (1961O Seite 606-6II), flächig zwischen zwei Elektroden erstreckt, von denen mindestens eine durchsichtig ist, und von denen die eine eine elektrische Aequipotentiaxflache ist, und die andere einen derartigen Plächenwiderstand aufweist, dass sich entlang dieser Elektrode ein wohldefiniertes Spannungsgefälle erzeugen lässt.
Bei einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Anordnung liegt an der als Aequipotentialfläche betriebenen Elektrode eine Spannung, die der Summe der Schwellwertspannung und der Kessspannung entspricht, während entlang der andern Elektrode mit definiertem Flächenwiderstand durch Anlegen unterschiedlicher Randspannungen ein Spannungsabfall erzeugt wird. Bei geeigneter Wahl der Spannungen ergibt sich dann im Anzeigemedium zwischen den Elektroden bei Wert Null
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der Messspannung eine vorn Schv/ellwert aus linear abfallende örtliche Spannungsverteilung, die bei Werten 'der Messspannung innerhalb eines vorgegebenen Messbereiches parallel zu sich selbst in Richtung senkrecht zur Ortskoordrnate verschoben wird, wodurch die durch den Ort des Erreichens der Schwellwertspannung gegebene Grenze zwischen den zwei Bereichen verschiedenen optischen Zustandes (Kontrast- ■ Aenderung, Lichtemission) proportional zu den Werten der Messspannung entlang der Ortskoordinate wandert. Die Mess- ■ spannung kann auf diese V/eise durch die Länge eines "Balkens", Λ der durch Lichtemission oder Kontrast ausgezeichnet ist, analog dargestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorgeschlagenen Anordnung wird die Messspannung so an den Rand der einen Elektrode angelegt,dass das totale Spannungsgefälle entlang dieser Elektrode proportional zur Messspannung ist. Damit wird bei sich ändernden Messspannungswerten die Neigung der Geraden der örtlichen Spannungsverteilung geändert, ä
und die Grenze zwischen den Bereichen verschiedenen optischen Zustandes verschiebt sich umgekehrt proportional zur Messspannung.
Bei der vorgeschlagenen Anordnung ist es notv/endig, dass die für den ausgezeichneten optischen Zustand (Kontrast, Lichtemission) des Anzeigemediums massgebende Eigenschaft
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von der wirksamen elektrischen Spannung oberhalb eines möglichst gut ausgeprägten Schwellwertes möglichst sprunghaft nichtlinear abhängt. Dies ist bei manchen aus anderen Gründen möglicherweise zweckmässigen Materialien für das Anzeigemedium oftmals aber nicht der Fall. Ausserdem kann bei manchen Materialien für das Anzeigemedium der Schwellwert veränderlich, insbesondere temperaturabhängig und / oder von chemischen Veränderungen der Substanz abhängig sein. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, mittels welcher durch geeignete Regelungen die nachteiligen Einflüsse der genannten Materialeigenechaften auf die Anzeigegenauigkeit verkleinert werden können*
Der erste Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Anordnung der eingangs geschilderten Art eine Elektrode aus sich im wesentlichen parallel zur Bereichsgrenze des optisch ausgezeichneten Bereichs erstreckenden, nebeneinander angeordneten Streifen besteht, welche unten und oben jeweils an einem gemeinsamen elektrischen Anschluss liegen, wobei zwischen den Anschlüssen eine Potential-Differenz besteht, und der erste Abschnitt eines Streifens als Widerstand festen Wertes, der zweite Abschnitt gut leitend und der dritte Abschnitt als lichtempfindlicher Widerstand ausgebildet ist, und der dritte Abschnitt vom Anzeige* •tedium beleuchtbar ist»
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.Bei einer solchen Anordnung wird die örtlich wirksame elektrische Spannung und gleichzeitig der optische Zustand des optisch ausgezeichneten Bereichs durch eine licht-elektrische Mitkopplung gegenüber dem Restbereich des Anzeigemediums bis zum Erreichen eines oberen Grenzwertes erhöht, wodurch optisch ein Effekt erzielt wird, wie er sich bei einer sprunghaft nichtlinearen Kennlinie des Änzeigemediums ergäbe.
Der zweite Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, dass sich an die erste und'die zweite der beiden Elektroden der erfindungsgemässen Anordnung jeweils einander gegen-
i ■
überliegende Nebenelektroden anschliessen, von denen die erste auf einem im Bereich des Anzeigemediums konstanten, von der Messspannung unabhängigen, aber zusammen mit dem Potential der ersten Hauptelektrode veränderbaren Potential liegt, und von denen die zweite einen entgegen der Anzeigerichtung linear ansteigenden Spannungsverlauf ä aufweist, und dass im Bereich der Nebenelektroden nebeneinander zwei Photodetektoren angeordnet sind* die über eine nachgeordnete Schaltung eine Erhöhung oder Erniedrigung des Potentials der ersten Nebenelektrode und damit auch des Potentials der ersten Hauptelektrode bewirken, bis der eine Photodetektor beleuchtet ist, und der andere nicht.
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Hierdurch wird bei einer Veränderung des Schwellwertes des Anzeigemediums, etwa in Folge von chemischen Veränderungen, eine entsprechende, geeignete Kompensation der im Anzeigemedium wirksamen Örtlichen Spannungsverteilung erreicht, wodurch die die Messspannung anzeigende Grenze des optisch ausgezeichneten Bereichs durch die Schwellwertänderung unbeeinflusst bleibt.
Zur Stabilisierung der Temperatur des Anzeigemediuras kann bei der Verwendung eines nematischen Flüssigkristalls ein begrenzter Teilbereich der Anzeigeschicht durch einen cholesterinischen Flüssigkristall ersetzt werden und dann ein Temperaturregelkreis vorgesehen werden, dem das Signal für den Temperatur-Istwert von einem spektral selektiven Fotodetektor zugeleitet wird» welcher dem cholesterinischen Temperaturfühler-Medium zugeordnet ist.
Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand von Figuren geschilderten Aubführungsbeispielen. Hierbei zeigt:
Fig. 1 die streifenförmig ausgebildete erste Elektrode zur Erzielung einer optischen Mitkopplung bei nicht ausreichender Nichtlinearität der optischen
' Eigenschaft des Anzeigemediums in Abhängigkeit von
der wirksamen elektrischen Spannung,
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Fig. 2 die perspektivische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung, bei welcher die Elektrode gemäss Pig» 1 verwendet wird,
Fig. 3 eine Ausführungsform zur Kompensation einer Aenderung der Schwellwertspannung mit Diagrammen für die Spannungsverhältnisse,
Fig. Ί eine Schaltung zur Auswertung der Regelsignale einer Ausführungsform wie in Fig.1-3 dargestellt, und
Fig. 5 ein Schema betreffend den Temperaturregelkreis,wenn das Anzeigemedium in einem Teilbereich durch einen cholesterinischen Flüssigkristall ersetzt ist.
In den Fig· 2,3 und 5 sind Elektroden 1 und 2 dargestellt, zwischen denen sich flächig das Anzeigemedium 3 erstreckt. In Fig. 1 ist Elektrode 1 gesondert und im Detail gezeichnet.
Elektrode 2 wird durch eine durchsichtige Schicht konstanten Flächenwiderstandes, z.B. aus Zinndioxyd Sn O2, gebildet, an welche in Richtung χ eine in Fig. 1,2 nicht gezeichnete elektrische Spannung gelegt ist. Aus Fig. 3a) ist erkenntlieh, dass ein Potential V2 bzw. O an den Anschlüssen ο bzw. 7 angelegt ist· In x-Richtung entsteht damit zwischen O und
V« ein Spannungsabfall V2 (%) entlang der Elektrode 2, wie im rechten Teil der Fig. 3b) dargestellt·
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Elektrode 1 umfasst gemäss Pig.1,2 und 3 sich im wesentlichen senkrecht zur Richtung χ der Bewegung der Bereichsgrenze κ erstreckende Streifen 2.8a... 28z, die mittels zweier Anschlussschienen 30, 31 leitend verbunden sind. Die Streifen weisen einen ersten, in der Regel undurchsichtigen Abschnitt lf mit einem Widerstandswert R1 auf, dem sich ein zweiter, durchsichtiger und gut leitender Abschnitt I11 anschliesst, welchem dann ein dritter Abschnitt I11' folgt, der aus einer Widerstandsschicht besteht, deren Wert R, von dem auftreffenden Licht des Anzeigemediums derart abhängt, dass der ursprünglich hochohmige Wert bei Beleuchtung niederohmig wird. Der Widerstand R2 des gut leitenden Abschnitts lft soll viel kleiner sein als R des Abschnitts 1'; R, seinerseits soll wesentlich kleiner sein als der Gesamtwiderstand der Anzeigeschicht.
Anschlussschiene 30 liegt nun über Klemme 8 an der elektrischen Spannung V, = V^ + V.,, wobei V~ etwas grosser als der Schwellwert Ufp des Anzeigemediums 3 und V„ die Hessspannung ist. Anschlussschiene 31 liegt über die Klemme 33 an einer um den Wert A V erhöhten Spannung V, + AV. Das Potential des mittleren Streifenabschnittes I1· beträgt dann:
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D.a die Sti^eifenabschnitte lftjVvie in Fig. 2 dargestellt, mit dem Anzeigemedium ,3 in Kontakt stehen und als Elektroden dienen, ist damit im Anzeigemedium 3 zunächst, eine linear in Richtung χ ansteigende Spannung
U (x) = V1"- V2 (x)
wirksam, die bei χ durch den Schwellwert υ*φ verläuft. U(x) ist als Kurve I in Pig. 3d) dargestellt. Der in Fig. 3e) mit 3a bezeichnete Bereich ist optisch ausgezeichnet, d.h. er emittiert 'Licht oder zeigt- erhöhtes Kontrastvermögen, da hier U (x) 2* IL·.
Durch die erhöhte Leuchtdichte des Anzeigemediums im Bereich 3a wird nun aber der Widerstandswert FU des dritten Abschnitts 1''! eines im Bereich 3a befindlichen Streifens herabgesetzt. Dadurch steigt das Potential V,ft des mittleren Abschnitts llf, wodurch sich die örtlich an der Anzeigeschicht wirksame Spannung U(x) erhöht und die Leuchtdichte weiter steigt. Es ergibt sich also eine Mitkopplung, woraus sich ein Verlauf der örtlichen Spannungsverteilung U(x) etwa wie Kurve III in Fig. 3d) ergibt, und sich optisch eine Effekt wie bei einer sprunghaft nichtlinearen Kennlinie einstellt.
Damit das Anzeigemedium 3 einerseits den durch den zweiten Abschnitt l'1 bewirkten Potentialdifferenzen U(x) ausgesetzt
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ist.andererseits aber gleichzeitig der dritte Abschnitt 1'·' vom Licht des Anzeigemediums 3 getroffen werden kann, kann die Elektrode 1 als streifenförmig z.B. mit Zinndioxyd (SnOp) beschichtete, biegsame, durchsichtige Kunststofffolie ausgebildet werden. Gemäss Fig. 2 wird eine solche Folie durch eine Glasplatte 38 am Anzeigemedium 3 gehalten und oben derart umgebogen, dass der dritte Abschnitt I111 den zweiten Anzeigebereich 3 teilweise überdeckt. Elektrode 2 ist zum Beispiel als Zinndioxyd-Schicht auf der Glasplatte 39 aufgebracht.
Der dritte Abschnitt 1»'! ist gegen Umgebungslicht abgeschirmt. Die Mitkopplung wird umso besser, je mehr Einzelstreifen dicht nebeneinander vorgesehen sind, wobei ein unbeabsichtigtes Uebergreifen auf Nachbarstreifen durch eine optische Entkopplung beispielsweise mittels optischer Trennwände verhindert wird.
Werden für das Anzeigemedium 3 Flüssigkristalle verwendet, so muss die ganze Anzeigefläuhe (also auch der durch den Folienbereich I111 zugedeckte Lichtkopplungsteil) gleichmassig ausgeleuchtet werden. Dies kann zum Beispiel durch eine Lichtquelle 4 3 auf der dem Beobachter M entgegengesetzten Seite der Anzeigeeinheit unter Verwendung von zwei gekreuzten Polarisatoren erreicht werden. Zwischen Licht-
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quelle 4 3 und Glasplatte 39 ist der eine Polarisator 42 eingefügt, der z.B. nur Licht in x-Richtung durchlässt. Zwischen Glasplatte 38 und dem Bereich I111 der Folienelektrode 1 befindet sich der andere Polarisator *J1, der nur Licht in zur Richtung χ senkrechter Richtung durchlässt. Tritt in dem Anzeigemedium 3 keine Lichtstreuung auf, so vermag nur ein Minimum von Licht die Anordnung
der gekreuzten Polarisatoren zu passieren, sodass die An- ^
zeige für den Beobachter im wesentlichen dunkel erscheint. Je stärker jedoch das Streuvermögen im Medium 3 wird,
desto mehr Licht wird zur Beobachterseite durchgelassen.
Der Lichtkopplungsteil ist auch gegen den Beobachter hin abgedeckt.
In Fig. 3 schliessen,sich der Streifenelektrode 1 und
der mit der homogenen Widerstandsschicht behafteten Elektrode 2 jeweils eine Nebenelektrode la aus durchsichtigem, gut leitendem Material bzw. 2a mit einer homogenen widerstandsschicht an. Haupt- und Nebenelektrode 1,2 und la,2a bestehen vorzugsweise aus einheitlichem Material.
Der Spannungsabfall Vp (x) an Elektrode 2 ergibt sich
Λ
durch Anlegen der Spannung Vp am Anschluss 6 und Erdung
des Anschlusses 7, wie Fig. 3a) und 3b) zeigt. Der sich
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durch Anlegen der Spannung V.. am Anschluss 8 ergebende Potentialverlauf iiv Abschnitt l''£vgl. Fig. l) der Elektrode 1 ist der Uebersichtlichkeit halber ohne Berücksichtigung der Streifenstruktur nach Fig. 1,2, also für den Grenzfall unendlich vieler Streifen, im Bild c) rechts ■ dargestellt. Die örtliche Spannungsverteilung U(x) im Anzeigemedium 3 wird durch Bild d), rechts, Kurve I wiedergegeben. Das Anzeigemedium 3 ist im Bereich 3a (Bild a),e) ) optisch ausgezeichnet, der sich von χ = O bis χ = x„ für ü(x) y U™ erstreckt.
Der jeweilige V/ert der Messspannung VM ergibt sich durch Vergleich des optisch ausgezeichneten Bereichs 3a mit der Messskala 5·
V„ soll bei Flüssigkristall-Schichten nicht grosser sein als der doppelte Wert der Schwellspannung UT des Anzeige-• mediums 3. Damit wird vermieden, dass für V = 0 beim Bereichsende χ = MAX eine örtliche Potentialdifferenz U(x = MAX) besteht, deren Betrag grosser ist als l'T. Die Bedingung gilt nicht für Festkörperschichten, die auf negative Spannungen nicht reagieren.
Der spezifische Widerstand der Elektrode 2 ist so zu wählen, dass der Stromfluss zwischen den Elektroden 1
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und 2 durch das Anzeigemedium 3 die Linearität von V9(x) nur unwesentlich verändert. Als typische Stromdichte bei nematischen Flüssigkristallen kann im Gebiet sättigender
Kontraständerung der Wert 2 {iA/cm angesehen werden.
Nebenelektrode 2a ist über den Anschluss 7 geerdet, während sie Über den Anschluss 11 und die Widerstände 9, 10 mit der Spannung Vp verbunden ist. Nebenelektrode la ■ wird über Anschluss 12 mit einer getasteten Spannung V. * g gespeist, deren Amplitude dem Spannungswert VT der Elektrode 1 entspricht.
Es ergeben sich damit die Spannungsverläufe der Bilder 3b)- d) links: Nebenelektrode la liegt auf dem Potential
V. (Bild c)j die Tastung ist nicht gezeichnet), während sich auf Nebenelektrode 2a der im Bild b) gezeichnete, von 0 - Vp ansteigende lineare Spannungsverlauf ergibt«
Daraus ergibt sich dann ein örtlicher Spannungsverlauf g
U(x) im Anzeigemedium 3 wie in Bild d) links als Kurve I gezeichnet.
Aendert nun etv/a auf Grund von chemischen Vorgängen im Anzeigemedium der Schwellwert Um seinen Wert auf Um' (Bild d)>, so würde die Grenze x^ des im Bild e) dargestellten optisch ausgezeichneten Bereichs 3a sich zum
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Wert χ..' verschieben, was einer Verfälschung des abzulesenden Messwertes ergäbe. Um dies zu vermeiden, sind im Bereich der Nebenelektrode la, 2a zwei Potodetektoren 13» IH dicht nebeneinander angeordnet, die mit einer Schaltung gemäss Fig. k in Verbindung stehen. Die Fotodetektoren geben die logischen Signale A, B ab. Sind die beiden Fotodetektoren beleuchtet, so ist A=I und B=I; sind sie unbeleuchtet, so ist A=O und B=O.
Mit diesen Signalen werden zwei UNÜTGlieder 18, 19 (Fig.2O beaufschlagt, die FET-Schalter 20, 21 betätigen. Damit wird bei geschlossenem Schalter 20 und geöffnetem Schalter 21 über einen Widerstand 22 ein Kondensator 23 von einer Spannungsquelle V^'*.·*' aufgeladen. Bei geschlossenem Schalter 21 und geöffnetem Schalter 20 wird umgekehrt der Kondensator 23 über den Widerstand 22 entladen. Im Ruhezustand sind sowohl Schalter 20 wie 21 geöffnet.
Am Ausgang des Iinpedanzwandlers 2k stehen damit je nach Signalzustand der Fotdetektoren 13, 14 erhöhte oder erniedrigte Spannungswerte V. und V™ zur Verfügung. Der Wert V„ wird nach Addition mit dem Messwert VM im Summierglied 17, als durch Schalter 25 getastete Spannung V1 der Elektrode 1, der Wert V. nach Tastung durch Schalter 26 der Nebenelektrode la zugeführt, VM wird aus der eigentlichen
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Messspannung V., über einen Spannungsteiler und Messbereichswähler 16 gewonnen.
Im oben geschilderten Fall der Schwellwert-Aenderung" U_ nach U ' verschiebt sich die Grenze y0 des Leuchtbalkens im linken Teil des Bildes 3d) zum Koordinaten-Ursprung hin. Damit werden beide .Fotodetektoren 13, 14 unbeleuchtet und geben die Signale A=O und B = 0 ab, wodurch über die Umkehrstufen 45, 46 das UND-Glied l8 anspricht und der Schalter 20 geschlossen wird, sodass sich durch Aufladung g
des Kondensators 23 die Werte V. und VT erhöhen. Dadurch verschieben sich aber die Geraden für U(x) im Bild 3d) auch nach oben und mit ihnen die Grenzen der beiderseitigen Leuchtbalken bzw. der optisch ausgezeichneten Bereiche 3a, 3a1.
Die Erhöhung der Spannung V. und VT findet so lange statt, bis die linke Grenze des Leuchtbalkens 3a1 wieder den ursprünglichen Wert yQ erreicht hat: dann gibt der nunmehr
wieder beleuchtete Fotodetektor 13 das Signal A ϊ 1 ab, g
wodurch keines der beiden UND-Glieder 18, 19 aktiviert ist und damit beide Schalter 20, 21 geöffnet sind. Die Geraden II und II1 in Bild 3d) schneiden die Gerade Ui1 jetzt wieder in den ursprünglichen Punkten xM und yQ. Für VM ergibt sich also wieder der richtige V/ert χ«.
Dir Blende 15 (Bild 3f)) dient zur Abdeckung der zur Rege-2 .mg dienenden Fotodetektoren 13, 14 und des optisch aus-
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gezeichneten Bereichs 3a' gegenüber dem Beobachter.
Die beschriebene Anordnung wird dadurch, dass der Widerstand 10 veränderbar, beispielsweise ein Potentiometer, ist, um ein weiteres verbessert: durch Veränderung des Wertes des Potentiometers 10 kann die Grosse des Spannungsgefälles entlang der Nebenelektrode 2a verändert werden. Dadurch verschiebt sich die Grenze des linken Leuchtbalkens 3a1, was einen Regelvorgang der geschilderten Art verursacht. Da yQ durch die Position von 13 und 14 festgelegt ist, verschiebt sich nur die Grenze x,, des Bereichs 3a. Diese externe Bewegungsrnöglichkeit der Bereichsgrenze xM dient insbesondere dazu, bei V., = 0 die Grenze auf die Marke xQ der Skala 5 einzujustieren.
Die Aufgabe der Nebenelektrode la mit Fotodetektoren 13» 14 der Anordnung gemäss Bild 3a), 3f) übernehmen in der Anordnung gemäss Fig. 1, 2 die Streifen 29 a und 29b. Sie weisen Kontakte auf den beiden gut leitenden Streifen-Abschnitten lfl auf, die mit den nicht invertierenden Eingängen von Differenzverstärkern 36, 37 verbunden sind, deren Ausgänge an die Umkehrstufen 45, 46 und das UND-Glied 19 (Fig. 4) angeschlossen sind. Den invertierenden Eingängen der Differenzverstärkei' 36, 37 wird die Spannung V. der unteren Anschluss-Schiene mit Klemme 34 zugeführt.
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Ira Ruhezustand ist der Streifen 29a beleuchtet, der Streifen 29b dagegen unbeleuchtet. Das Potential .des Streifenbereichs 29a'' ist deshalb höher als das des Streifenbereichs 29bfI, sodass der Ausgangssignal v/ert . des Verstärkers 36 grosser ist als der Ausgangssignalwert des Verstärkers 37. Definiert man den genannten Signalwert des Verstärkers 36 als A= 1 und den genannten V/ert des Verstärkers 37 als B = 0, so stehen an den Ausgängen der Verstärker 36, 37 bei Beleuchtung der entsprechenden
Streifen 29a, 29b die Signalwerte A=I, B=I und bei Nicht- I
Beleuchtung die Werte A = 0, B = 0. Diese Werte bewirken über die Schaltung gemäss Pig. H eine Erhöhung oder eine Erniedrigung der* Potentiale V. , V^ in der weiter oben geschilderten Weise. Der Elektrode 2 in Fig. 2 schliesst sich gegenüber den vorstehend geschilderten Streifen 29a, 29b der Fig. 1 eine Nebenelektrode 2a wie in Fig. 3a) an.
In der Anordnung gemäss Fig. 3 war die Spannung über dem Anzeigemedium 3 durch V, - V„ gegeben. Bei der Anordnung I
gemäss Fig. 1 und 2 beträgt die entsprechende Spannung V," - V», wobei V1 11 wie oben definiert ist. V1 ft ist unter anderem eine Funktion der lokal entstehenden Lichtintensität I. Solange die Spannung V '' - V? unterkritisch bleibt, d.h., die durch das Anzeigemedium 3 lokal gesteuerte Lichtintensität I zu klein ist, um den entsprechenden Fotowiderstand lIlf wesentlich zu verringern, bleibt die
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Proportionalität Xj1^v(V1" - Vp) annähernd erhalten. Sobald jedoch die elektro-optische Mitkopplung wirksam wird, ist die erwähnte Proportionalität aufgehoben. Nimmt das Eingangssignal Vj. ab, so vermag aus diesem Grunde die Anzeige nicht, den neuen Messwert proportional anzuzeigen. Deshalb ist der Schalter 25 (Fig.k) vorgesehen, mit welchem V, = V» + Vj. periodisch mit der Frequenz to auf IJuIl geschaltet wird. Für V1 = 0 ist V1" maximal gleich Δ V. Δ V darf deshalb nicht grosser als ü™ sein. Unter dieser Voraussetzung kehrt die Anzeige V1 = 0 in den Ruhezustand zurück, sofern dafür genügend Zeit zur Verfügung steht. Damit jedoch der Beobachter den Eindruck einer stetigen Anzeige hat, sollte das Rückstellintervall nicht viel länger als etwa 30 msec dauern. V/enn es erwünscht ist, A V grosser als U~ zu machen, v/erden ausser den Anschlüssen 8, 3^ auch die Anschlüsse 33, 35 gleichzeitig mit diesen auf Null getastet.
In Fig. 5 wird das Anzeigemedium durch die Elektrode 2/39 hindurch mittels des Heizwiderstandes 40 beheizt. Das Anzeigemedium 3 ist teilweise im Bereich 3c durch ein cholecterinisches flüssigkristallines Material ersetzt. Während nematische Flüssigkristalle ihr Streuvermögen in Abhängigkeit von einer elektrischen Spannung ändern, ändern cholesterinische Flüssigkristalle ihr spektrales Reflexionsvermögen in Abhängigkeit von der Temperatur. Die durch allfällige Temperaturänderungen im Temperaturfühler-Medium 3c bewirkten Farbänderungen v/erden
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gemäss Fig. 5 durch .ein Farbfilter 32 mittels eines Fotodetektors 4 festgestellt, welcher einen Regler mit Schwellwertdetektor l6 beeinflusst, der die Heizung ho entsprechend reguliert. Die Heizung ist gegen die Elektrode 2/39. z.B. durch eine nicht gezeichnete, geerdete Metall-Zwischenfolie elektrisch abgeschirmt. Im Gegensatz zu Fig. 2 arbeitet die Anzeige dann nicht in Transmissions-, sondern in Reflexionsbetriebsweise.
Statt die Beheizung mittels eines elektrischen Widerstandes " vorzunehmen, kann auch die Einstrahlung einer intensitätsgeregelten Lichtquelle verwendet werden.
Die Messung des Temperatur-Istwertes kann selbstverständlich auch in konventioneller Weise mittels Thermoelementen erfolgen.
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Claims (1)

  1. Patentanspruch e
    1 Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Messspannung durch die Grenze eines unter der Einwirkung einer elektrischen Spannung optisch ausgezeichneten Bereiches eines sich zwischen mindestens zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeigemediums, wobei die für den optisch ausgezeichneten Bereich massgebende' Eigenschaft des Anzeigemediums bezüglich der wirksamen elektrischen Spannung einen Schwellwert aufweist, und in dem Anzeigemedium durch Erzeugen eines Spannungsabfalls entlang mindestens einer der Elektroden in Bewegungsrichtung der Bereichsgrenze eine kontrollierte, am Ort der Bereichsgrenze den Schwellwert erreichende örtliche Spannungsverteilung bewirkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode (1) aus sich im wesentlichen parallel zur Bereichsgrenze (x„) des optisch ausgezeichneten Bereichs (3a) erstreckenden, nebeneinander angeordneten Streifen
    (28a, b, c ) besteht, welche unten und oben jeweils
    an einem gemeinsamen elektrischen Anschluss (30, 3D liegen, wobei zwischen den Anschlüssen (30,31) eine Potentialdifferenz (AV ) besteht, und der erste Abschnitt (281) eines Streifens als Widerstand festen Wertes (R,), der zweite Abschnitt (28'') gut leitend ui*d der dritte Abschnitt
    1.09849/0915 ·
    (.28tIf) als lichtempfindlicher-Widerstand (Rj ausgebildet ist,'und der dritte Abschnitt (28''') vom Anzeigemedium (3) beleuchtbar ist.
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gut leitenden Abschnitte (28lf) der Streifen (28) durchsichtig und im Bereich des Anzeigemediums (3) angeordnet sind, während die Abschnitte (28111) mit der lichtempfindlichen VJi-
    . derstandsschlcht (R,)-,- beispielsweise durch Umbiegen, den An-. Λ zeigebereich (3) teilweise überdecken.
    3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Streifen (28) zur optischen Entkopplung Trennwände vorgesehen sind.
    k. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Anzeigemediuir: ein nematischer Plüssigkristall ist, dadurch gekennzeichnet, dass die das Anzeigemedium (3) begrenzenden
    * i
    Elektroden (1,2) durchsichtig und zwischen gekreuzten Polarisatoren (41/42) angeordnet sind.
    5* Anordnung nach einer1 der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung (& V) zwischen den Anschlussschienen (30,31) kleiner ist als der Schwellwert (υφ) des Anzeigemediums (3) und die Messspannung führende Elektrode (1) in kurzen Intervallen, beispielsweise in der Grössenordnung 'von 30 msec, auf das Potential Null'gelegt wird.
    109 84.9/091 5
    6. Anordnung nach einen dor vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die erste (1) und die zweite (2) der beiden Elektroden (1,2) jeweils einander gegenüberliegende Nebenelektroden (la,2a) anschliessen, von denen die.erste (la) auf einen im Bereich des Anzeigemediuns (3) konstanten, von der Messspannung (V,,) unabhängigen, aber zusammen mit dem Potential (V1) der ersten Hauptelektrode (1) veränderbaren Potential (V.) liegt, und von denen, die zweite (2a) einen entgegen der Anzeigerichtung(x) linear ansteigenden Spannungsverlauf (O - V ') aufweist j und dass im Bereich der Nebenelektroden (la) nebeneinander zwei Fotodetektoren (13,14; 29a·If, 29b'fl) angeordnet sind, die über eine nachgeordnete Schaltung (^5,^6,18,20,21,22,23,2h) eine Erhöhung der Erniedrigung des Potentials (V1 ) der ersten Nebenelektrode (la) und damit auch des Potentials (V„) der ersten Hauptelektrode (1) bewirken, bis ein Fotodetektor (13; 29a lfl) beleuchtet ist und der andere (lh; 29b1 ") nicht.
    7· Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ent-
    »· weder die Neigung des Spannungsverlaufs (O - Vp1) der zweiten I.'ebenelektrode (2a), oder die des Spannungsverlaufs (0 - V_) der zweiten Hauptelektrode (2), oder|beide, veränderbar sind.
    . Anordnung nachAnspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenelektrode (la) der ersten Elektrode (1) zwei im Aufbau mit den übrigen Streifen (28a,b...,) identische Streifen (29a, 29b) aufweist, die den gut leitenden Abschnitten (29a!l,29b1M
    109849/091 5
    Kontakte zu der Schaltung (36,-37,1^, ll6, 18-2*0 zur Erhöhung oder Erniedrigung des Potentials (V., V) der ersten Elektrode (1) besitzen.
    9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Temperatur des Anzeigemediums (3) ein Teilbereich (3c) der Anzeigeschicht mit einem cholesterinischen anstelle eines nematischen Flüssigkristalle gefüllt ist, und diesen Teilbereich (3c) eine Fotodetektor (1O zugeordnet ist, mit welchem die Heizleistung eines V.'iderstan- f des (2JO) oder einer Lichtquelle gesteuert w.ird.
    Aktiengesellschaft Brovm, Boveri & Cie.
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