DE2240105C3 - Schaltungsanordnung für eine Leuchtanzeige mit einem thermometerskalenähnlichen Aufbau - Google Patents

Description

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> Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanord-

H nung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Hi Eine Reihe von Galliumarsenid-Dioden, als Ersatz für

Iv; einen mechanischen Frequenzanzeiger, wurde bei

Ü;:^; einem Autoradio bekannt. Von einem Ende beginnend

ί ■' leuchtet eine Reihe dieser Leuchtelemente in einer sol-

chen Anzahl auf, daß die Länge der Reihe der eingeschalteten Leuchtelemente wie bei einem Thermometer ein Maß für den anzuzeigenden Wert ist Bei vorliegendem Autoradio wird die Frequenz angezeigt. Die Steuerung der Leuchtelemente erfolgt über eine integrierte Schaltung, die auch gleichzeitig die Frequenz schrittweise verändert (Funkschau 1971, Heft 19, Seite 625).

In der GB-PS 12 40 231 wird ein Stromversorgungsgerät für eine Anordnung von elektrischen Lampen beschrieben, die in verschiedenen Kombinationen zum Leuchten gebracht werden können, z. B. zu Ziffern zur digitalen Darstellung von Meßergebnissen.

Eine andere rein digital arbeitende Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Reihe oder eines Feldes von Leuchtelementen, die die Stellung eines Stellgliedes nicht nur steuert, sondern auch anzeigt, arbeitet mit einem Taktgeber, einem Frequenzteiler und mehreren logisch verknüpften Schaltungen.

Aufgabe

Bei einer mechanischen Verbindung zwischen Stellglied (z. B. Potentiometer) und Bedienungselement (Drehknopf, Schiebeknopf) ist eine Zuordnung von Anzeigenr tteln (Markierung, 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 infolge fehlender Mechanik ein elektronisches Anzeigemittel verwendet werden. In einer Zwischenphase wurden hierfür Meßinstrumente eingesetzt (z. B. Frequenzanzeige bei einem mit Kapazitätsdioden abgestimmten Rundfunkgerät, DE-GM 19 68 162).

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 die Stellung 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. Sie Steuerung ist nicht nur mit digitalen, sondern auch mit analog sich ändernden Steuerspannungen möglich. Sie kann in einem Gerät nicht nur zur Anzeige der Stellung eines einzigen Stellgliedes, sondern auch zur Anzeige der Stellung mehrerer Stellglieder nacheinander benutzt werden, je nachdem, welches Stellglied gerade betätigt wird. Im Moment der 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 für 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, kann immer 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 Kanalwahl ange-

bracht, so bildet sie mit dieser zusammen ein vollelektronisches Anzeigefeld, dem der Bedienende alle technischen Informationen der Schalt- und Regelzustände im 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 Schaltungsanordnung 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 Ausführungsbeispieles nach A b b. 1 erläutert. Sie enthält einen Arbeitsstromkreis 1 mit den Leuchtelementen 11a bis h und den sie kurzschließenden Schalttransistoren 12a bis h und einen Steuerstromkreis 2 mit dem Steuertransistor 21, den Steuerdioden 22a bis h und den Vorwiderständen 23a bis Λ. Eine an sich bekannte Konstantstromquelle 13 schickt einen konstanten Strom in dtn Arbeitsstromkreis. An der Reihe der Leuchteiemente 11 — im vorliegenden Beispiel Galliumarsenid-Dioden — bildet sich eine Potentialtreppe aus mit kleinen Stufen, wenn die dazugehörenden Schalttransistoren 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, w_-nn 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 A b b. 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 bis h fließt ein Strom, der an den Vorwiderständen 23a bis h einen so hohen Spannungsabfall hervorruft, daß die Verbindungspunkte 26a bis 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 I2a tritt dann eine relativ hohe Sperrspannung an der Basis-Emitterediode auf, die zur Beschädigung des Transistors führen kann. Aus diesem Grunde wird in Reihe mit jeder Basis eines jeden Schalttransistors 12a bis Λ eine Schutzdiode 14a-Λ geschaltet, deren Sperrspannung größer ist als die höchste in der Schaltanordnung vorkommende Basis-Emitterspannung für den Schalttransistor. Wird nun die Steuerspannung an der Basis des Steuertransistors 21 allmählich nach positiven Werten hin verändert, dann steigen auch die Spannungen an den Verbindungspunkten 26a bis h. Als erster erreicht der Verbindungspunkt 26Λ das Potential des Emitters des Schalttransistors 12Λ. Der Schalttransistor 12Λ öffnet und schließt das Leuchtelement 11Λ kurz. Es verlöscht. Die übrigen Leuchtelemente leuchten weiter, da ihre Schalttransistoren auf höheren Stufen der durch die Leuchielemente gebildeten Potentialtreppe liegen und ihre Basis-Emitterdioden noch gesperrt sind.

Bei weiterem Ansteigen der Steuerspannung am

ίο Steuertransistor 21 steigen auch die Potentiale an den Verbindungspunkten 26a bis g weiter an und als nächster ist der Schalttransistor Mg an der Reihe, eingeschaltet zu werden und das Leuchtelement 1 ig kurzzuschließen und zum Erlöschen zu bringen, nämlich dann, wenn das Potential des Verbindungspunktes 26^ die 2. Stufe der Potentialtreppe im Arbeitsstromkreis 1 erklommen hat Lediglich der Verbindungspunkt 26Λ bleibt jetzt an der nunmehr durchlässigen Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 12Λ angeklemmt. Die Steuerdiode 22Λ wird dabei in Sperrichtung gepolt, und für das weitere Offenhalten des Basis-Emitter-Diode des Schalttransistors 12/? sorgi nunmehr der über den Vorwiderstand 23Λ aus einer positiven Betriebsspannungsquelle Ub 2 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 22Λ 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 Umschalter sein kann, wird auf die Steuerspannung verschiedener Eingänge 25 geschaltet, die mit verschiedenen Stellgliedern verbunden sind.
Abb.2 zeigt eine vorteilhafte räumliche Anordnung der zur Schaltungsanordnung gehörenden Leuchtelemente 1 la bis 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 elektroakustisch über Ultraschall-Sende- und Empfangseinrichtungen. Wird eine der Drucktasten 4 bis 7 berührt, so zeigt die Leuchtelemente-Reihe 11 am Gerät die Stellung 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 Drucktaste 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 der Stellung eines anderen Stellgliedes zur Verfugung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentanspräche:

1. Schaltungsanordnung für eine von einer Steuergleichspannung steuerbare Anzeige-Vorrichtung für die Stellung eines von der gleichen Steuerspannung direkt oder indirekt steuerbaren Stellgliedes für eine elektrische oder physikalische Größe, wobei die Anzeige-Vorrichtung aus einer mechanischen Aneinanderreihung von elektro-optischen Leuchtelementen besteht, die mit niedrigen Spannungen betreibbar sind, z. B. Glühlampen, Leuchtdioden, vorzugsweise Galliumarsenid-Dioden, Flüssigkrisiall-Anzeigen, usw, mit einem Arbeitsstromkreis in dem in Reihe mit einem Konstantstromgenerator Leuchtelemente in Serie geschaltet sind, wobei jedem Leuchtelement ein Schalttransistor mit seiner Koüektor-Emitter-Strecke, für den Konstantstem im geöffneten Zustand durchlässig, parallel geschaltet ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß in einem Steuerstromkreis (2) ein Steuertransistor (21) in Kollektorschaltung, an dessen Basis die Steuerspannung angeschlossen ist, mit seinem Emitter in Serie mit einer Anzahl von parallelgeschalteten Serienschaltungen von jeweils einer Steuerdiode (22a bis h) und einem an eine Spannungsquelle angeschlossenen Vorwiderstand (23a bis h) geschaltet ist, wobei die Anzahl der parallelgeschalteten Serienschaltungen der Anzahl der Leuchtelemente entspricht und die Steuerdioden (22) so gepolt sind, daß sie von den Vorwiderständen (23) aus zum Emitter des Steuertransistors (21) gesehen, durchlässig sind, und der Steuertransistor von zu der Polarität der Schalttransistoren (12) entgegengesetzter Polarität ist, und daß die Basis eines jeden Schalttransistors (12) in Reihe mit einer die Durchbruchspannung der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors erhöhenden, mit der Basis-Emitter-Strecke gleichsinnig gepolten Schutzdiode (14a bis h)m& dem Verbindi'ngspunkt (26a bis /ijder im Steuerstromkreis angeordneten jeweils zugeordneten Steuerdiode (22a bis h) mit dem dazugehörenden Vorwiderstand (23a bis h) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Steuertransistors (21) mittels eines an sich bekannten elektronischen Umschalters (24) mit mehreren Spannungsquellen (25) verbunden werden kann, deren Spannung angezeigt werden soll.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil eines Fernsehrundfunkempfängers ist, der mittels einer Fernsteuereinrichtung ferngesteuert wird und daß während deren Betätigung die Schaltungsanordnung zur Leuchtanzeige jeweils mit dem in Tätigkeit befindlichen Regelkanal (Lautstärke, Helligkeit, Kontrast, Farbkontrast usw.) über den elektronischen Schalter verbunden ist.