-
Schaltungsanordnung für eine Leuchtanzeige mit einem thermometerskalenähnlichen
Aufbau.
-
Stand der Technik Eine Reihe von Galliumarsenid-Dioden, als Ersatz
für einen mechanischen Frequenzanzeiger, wurde bei einem Autoradio bekannt Von einem
Ende beginnend leuchtet eine Reihe dieser Leuchteiemente in einer solchen Anzahl
auf, daß die Länge der Reihe der eingeschalteten Leuchtelemente wie bei einem Thermometer
ein Maß für den anzuzeigenden Wert ist. Bei vorlieg-endemAutoradio wird die Frequenz
angezeigt. Die Steuerung der Leu:,chtelemente erfolgt über ein integrierte Schaltung,
die auch gleichzeitig die Frequenz schrittweise verändert (Funkschau I971r Heft
13, Seite 625).
-
Eine andere rein digital arbeitende Schaltungsanordnung zur Steuerung
einer Reihe oder eines Feldes von Leuchtelementen, die den Regelzustand eines Stellgliedes
nicht nur steuert, sondern auch anzeigt, arbeitet mit einem Taktgeber, einem Frequenzteiler
und mehreren logisch verknüpfenden- Schaltungen (Pat.Anm.Az. P 22 00 §X8.3) Aufgabe
Bei einer mechanischen Verbindung zwischen Stellglied (z.B.
-
Potentiometer). und Bedienungselement (rehknopf-, Schiebeknopf) ist
eine Zuordnung von Anzeigemittel tMarkierùng, Skala) durch die mechanische Verbindung
(Achse, Getriebe, Seilzug} gewährleistet. In neuerer Zeit werden jedoch vielfach
elektronische Mittel zum Aufbau eines Stellgliedes verwendet und es muß dann auch
infolge fehlender Mechanik ein elektronisches Anzeigemittel verwendet werden In
einer Zwischenphase wurden hierfür Meßinstrumente eingesetzt (z.B. Frequenzanzeige
bei einem mit Kapazitätsdioden abgestimmten Rundfunkgerät, GM 1.968.162).
-
Da Meßinstrumente nicht nur teuer, sondern auch stoßempfindlich und
für rauhen Betrieb nicht gut geeignet sind, besteht
die Aufgabe,eine
rein elektronisch arbeitende Anzeigevorrichtung zu entwickeln, die prinzipiell von
jeder, auch analog sich ändernden Steuergleichspannung gesteuert werden kann, die
auch das Stellglied steuert, und die dann insbesondere bei Geräten mit Fernbedienung,
immer jeweils den Regelzustand desjenigen Stellgliedes anzeigt, das gerade ferngesteuert
bedient wird. Mit einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 wird diese Aufgabe gelöst.
-
Vorteile Die Schaltungsanordnung ist ausserordentlich einfach, sie
kann sowohl mit diskreten Bauelementen als auch in Form eines Integrierten Schaltkreises
erstellt werden Die Steuerung ist nicht nur mit digitalen, sondern auch mit analog
sich ändernden Steuerspannungen mdglich. Sie kann in einem Gerät nicht nur zur Anzeige
des Regel zustandes eines einzigen Stellgliedes, sondern auch zur Anzeige des Regelzustandes
mehrerer Stellglieder nacheinander benutzt werden, je nachdem, welches Stellglied
gerade betätigt wird. Im Mcentder Betätigung eines Stellgliedes kann die Schaltungsanordnung
an das betreffende Stellglied angeschlossen und eingeschaltet werden. Nach dem Ende
der Betätigung kann die Schaltungsanordnung wieder vom Stellglied abgeschaltet und
ausgeschaltet werden. Sie steht dann wieder ftlr einen neuen Regelvorgang zur Verfügung.
Diese Vorteile wirken sich besonders bei Fernseh-Rundfunkgeräten mit Fernbedienung
aus.Durch die Eigenart der Fernbedienung, z.B. Informations-Übertragung durch Ultraschall,kannimmer
nur ein Regelvorgang auf einmal übertragen werden. Wird nun die Reihe der Leuchtelemente
dieser Schaltungsanordnung an sinnfälliger Stelle, z.B. in der Nähe der Ziffernanzeige
für die Kanalzahl angebracht, so bildet sie mit dieser zusammen ein vollelektronisches
Anzeigefeld, dem der Bedienende alle technischen Informationen der Schalt-,und Regelzustände
in Inneren des Gerätes entnehmen kann, die er im Moment des Bedienens benötigt.
Ein weiterer Vorteil ist die sich bei einer solchen Anordnung ergebende
Abschaltung
der Schaltung-sanordnung bei Nichtbedienung. Der künstlerische Wert der Fernsehsendung
wird durch das Licht der Leuchtelemente, die aus räumlichen Gründen in der Nähe
des Bildschirmes angeordnet sein müssen, nicht gestört.
-
Erläuterung der Erfindung Die Schaltungsanordnung wird an Hand des
Ausführungsbeispiels nach Abb. 1 erläutert. Sie enthält einen Arbeitsstromkreis
1 mit den Leuchtelementen lla-h und den sie kurzschliessenden Schalttransistoren
12a-h und einen Steuerstromkreis2mit dem Steuertransistor 21, den Steuerdioden 22a-h
und den Vorwiderständen 23a-h. Eine an sich bekannte Konstantstromquelle 13 schickt
einen konstanten Strom in den Arbeitsstromkreis.
-
An der Reihe der Leuchtelemente 11 - im vorliegenden Beispiel Galliumarsenid-Dioden
- bildet sich eine Potentaltreppe aus mit kleinen Stufen, wenn die dazugehörenden
Schaittransistoren 12 das jeweilige Leuchtelement kurzschliessen und mit grossen
Stufen, wenn der jeweilige Schalttransistor 12 öffnet und der Konstantstrom voll
durch das Leuchtelement fliessen muß und dieses dann zum Leuchten bringt.Der Steuerstromkreis
2 hat die Aufgabe, Schalttransistoren 12 der Reihe nach umzuschalten, wenn die an
der Steuerelektrode des Steuertransistors 21 anliegende Steuergleichspannung sich
ändert, und damit die aus den Einzel-Leuchtelementen gebildete Leuchtsäule in ihrer
Höhe zu verändern. Da die Steuergleichspannung auch das oder die in der Abb. 1 nicht
gezeigte(n) Stellglied(er) verstellt, ist die Höhe der Leuchtsäule ein Maß für die
Regelwirkung des Stellgliedes. Wird die Steuerspannung an der Basis des Steuertransistors
21 an den negativen Pol der Betriebsspannungsquelle, d.h. an Masse gelegt, dann
wird die Emitter-Kollektorstrecke. dieses Transistors voll durchlässig und über
die dann ebenfalls durchlässigen Steuerdioden 22a-h fliesst ein Strom, der an den
Vorwiderständen 23a-h einen so hohen Spannungsabfall hervorruft,
daß
die Verbindungspunkte 26a-h der Steuerdioden und der Vorwiderstände nahezu Massepotential
erhalten. Die Basen aller Schalttransistoren 12 sind dann relativ zu den jeweiligen
Emittern negativ vorgespannt, wodurch die Schalttransistoren 12 alle gesperrt sind.
Sie schliessen die Leuchtelemente nicht kurz. Der Konstantstrom der Konstantstromquelle
13 wird gezwungen, über alle Leuchtelemente 11 zu fliessen und diese alle zum Leuchten
zu bringen.
-
Vor allem bei dem obersten Leuchtelement 12a tritt dann eine relativ
hohe Sperrspannung an der Basis-Emitterdiode auf, die zur Beschädigung des Transistors
führen kann. Aus diesem Grunde wird in Reihe mit jeder Basis eines jeden Schalttransistors
12a-h eine Schutzdiode 14a-h geschaltet, deren Sperrspannung grösser ist als die
höchste in de Schaltanordnung vorkommende Basis-Emitterspannung für den Schalttransistor.
Wird nun die Steuerspannung an dar Basis des Steuertran.sistors 21 allmählich nach
positiven Werten hin verändert, dann steigen auch die Spannungen an den Verbindungspunkten
26a-h. Als erster erreicht der Verbindungspunkt 26h das Potential des Emitters des
Schalttransistors 12h.
-
Der Schalttransistor 12h öffnet und schließt das Leuchtelement llh
kurz. Es verlöscht. Die übrigen Leuchtelemente leuchten weiter, da ihre Schalttransistoren
auf höheren Stufen der durch die Leuchtelemente gebildeten Potentialtreppe liegen
und ihre Basis-Emitterdioden noch gesperrt sind.
-
Bei weiterem Ansteigen der Steuerspannung am Steuertransistor 21 steigen
auch die Potentialean den Verbindungspunkten 26 a-g weiter an und als nächster ist
der Schalttransistor 12g an der Reihe, eingeschaltet zu werden und das Leuchtelement
llg kurzzuschliessen und zum Erlöschen zu bringen, nämlich dann, wenn das Potential
des Verbindungspunktes 26g die 2. Stufe der Potentialtreppe im Arbeitsstromkreis
1 erklommen hat.
-
Lediglich der Verbindungspunkt 26h bleibt jetzt an der nunmehr durchlässigen
Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 12h
angeklemmt. Die
S.teuerdiode 22h wird dabei in Sperrichtung gepolt, und für das weitere Offenhalten
der Basis-Emitter-Diode des Schalttransistors 12h sorgt nunmehr der über den Vorwiderstand
23h aus einer positiven Betriebsspannungsquelle Ub2 fliessende Strom.
-
Mit zunehmender Sperrung des Steuertransistors 21 steigt das Potential
an den Verbindungspunkten 26 immer höher und erklettert Stufe um Stufe der Potentialtreppe.
Ein Schalt-Transistor nach dem anderen wird durchlässig und ein Leuchtelement nach
dem anderen wird kurzgeschlossen und ausgeschaltet. Von unten kommend wird ein Verbindungspunkt
nach dem anderen an die Basis-Emitterstrecke des jeweiligen Schalttransistors 12
geklemmt, und eine Steuerdiode von 22h nach 22a fortschreitend wird in Sperrichtung
gepolt.
-
Wird der Steuertransistor 21 ganz gesperrt, dann sind alle Schalttransistoren
durchgeschaltet und alle Leuchtelemente der Leuchtsäule sind erloschen.
-
Mit Hilfe eines- Umschalters 24, der zwar als mechanischer Schalter
gezeichnet ist, aber in Wirklichkeit auch ein an sich bekannter elektronischer-
mscha1ter sein kann, wird auf die Steuerspannung -onrPv-ers-chiedenerEinqänqe 25
geschaltet, die-mit verschiedenen Stellgljedern v--erbunden sind.
-
Abbildung 2 zeigt eine vorte-ithafte räumliche Anordnung der zur Schaltungsanordnung
gehörenden Leuchtelemente 11a-h. Es sind hier Galliumarsenid-Dioden, die in Form
einer Reihe unter der Programmanzeige 3 eines Fernsehgerätes angeordnet sind.
-
Die Kopplung der Bedienungselemente (Drucktasten)- 4, 5, 6, 7 auf
dem Bedienungskästchen 8 mit den -Stellgliedern im Gerät, erfolgt elektro-akustisch
über Ultraschall-Sende- und Empfangseinrichtungen. Wird eine der Drucktasten 4 -
7 berührt, so zeigt die Leuchtelemente-Reihe 11 am Gerät den Regelzustand des angesprochenen
Stellgliedes an. Durch Berühren einer der Plus- oder Minus-Tasten am Bedienungskästchen
8 wird
das Stellglied auf- oder zugeregelt. Die dabei auftretende
Steuerspannung steuert auch gleichzeitig die Schaltungsanordnung für die Leuchtanzeige.
Wird die betätigte D.rucktaste 4, 5, 6 oder 7 am Bedienungskästchen losgelassen,
so erlöscht die Leuchtanzeige nach einer kurzen Verzögerungszeit. Die gleiche Schaltungsanordnung
mit denselben Leuchtelementen steht dann zur Anzeige des Regel zustandes eines anderen
Stellgliedes zur Verfügung.