DE2431119B2 - Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes mit einer Leuchtdiodenanordnung variabler Farbe.

Stand der Technik

Technische Geräte enthalten Stellglieder, mit denen die Stärke von Wirkungen entweder von Hand oder automatisch geregelt werden kann.

Ist die Wirkung durch menschliche Sinne nicht unmittelbar oder nicht genügend genau erfaßbar, so ist es üblich, diese Wirkung durch Anzeigemittel anzuzeigen.

Werden die Stellglieder unmittelbar durch mechanisch verbundene Bedienungselemente bedient üo werden diese Bedienungselemente mit Skalen, Zeigern o. dgl. verbunden, die dem Bedienenden den Zustand des Stellgliedes bzw. den Grad seiner Wirkung anzeigen.

So ist z. B. bei einem einfachen Rundfunkgerät das Stellglied für die Empfangsfrequenz, der Drehkondensator, mit einem Bedienungselement, einem Drehknopf verbunden und das Anzeigemittel für die Wirkung des Drehkondensators ist die Stationsskala, die in Empfangsfrequenzen bzw. in Stationen geeicht ist

Aufwendigere Rundfunkgeräte besitzen anstelle eines Drehkondensators elektronisch wirkende Ksipaititätsdioden als Stellglieder für die Empfangsfrequeriz. Das Bedienungselement hierfür muß Über eine elektrische Leitung mit veränderbarem Potential oder ganz allgemein über einen (Fern-)Übertragungskanal, der streckenweise drahtlos sein kann, auf die Kapazitiilsdio* den wirken, wobei deren jeweiliger Arbeitszustand auch

4» elektronisch, z. B. mit einem Meßinstrument dessen Skala in Empfangsfrequenz geeicht ist angezeigt wird (DE-GM 19 68 162).

Es ist auch bekannt rein elektronische Mittel, z. B. Ziffernanzeigeröhre!!, als Anzeigemittel für die Wir-

Ί5 kung von als Stellglieder für die Empfangsfrequenz dienenden Kapazitätsdioden zu verwenden (DE-GM 51 643).

Es ist ferner bekannt, die Stellung eines Stellgliedes durch Leuchtsäulen anzuzeigen, die vorzugsweise aus

w einer Reihe von Leuchtelementen bestehen (DE-OS 00918).

Die Verwendung verschiedenfarbiger Leuchtdioden für Anzeigezwecke ist in der Fachzeitschrift Elektrotechnik 1973, Heft 7 auf den Seiten 12—14 beschrieben.

Es ist weiterhin bekannt, Reihen von Leuchtelementen aus einer Reihe von Galliumarsenid-Dioden zu bilden und damit bei fernbedienten Farbfernsehgeräten die Stellung der jeweilig betätigten Stellglieder für Lautstärke, Helligkeit und Farbkontrast anzuzeigen

(Serviceschrift Nordmende-Zentralkundendienst

»Spectra color telecontrol II«).

Die bekannten Anzeigemittel haben insgesamt den Nachteil, daß sie auf dem Bedienteil eines technischen Gerätes relativ viel Platz brauchen. Das spielt an sich keine Rolle, wenn es sich um größere Geräte handelt Ist jedoch auf einem beschränkten Raum eine Vielzahl von Bedienungseletnenten und Anzeigemitteln unterzubringen (Flugzeug, Meßgerät, Farbfernsehgerät), so werden

die Skalen, die Zeiger oder die Leuchtsäulen so klein, daß sie von der Mehrzahl der Bedienenden nur noch schlecht abgelesen werden können, vor allem dann, wenn das Ablesen aus einer größeren Entfernung, z. B, bei einem fernbedienten Gerät der Heimelektronik (Farbfernsehgerät, HiFi-Steuergerät), erfolgen soll.

Aufgabe

Es besteht die Aufgabe, besiimmte zu bevorzugende und wechselnde Stellungen von Stellgliedern, z. B. die iu Normalstellung der Regler für Helligkeit, Farbkontrast und Lautstärke oder deren wechselnde Intensität bei einem Farbfernsehgerät, besonders leicht zu erkennen und ein Anzeigemittel für die Wirkung eines Stellgliedes zu schaffen, das so klein ist, daß es auf kleinstem Raum, 1 s u. U. sogar auf oder in dem Bedienungselement selbst, Platz findet und das auf größere Entfernung die Stellung des Stellgliedes signalisiert, ohne daß es eines scharfen Hinsehens bedarf.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 beschriebenen Mitteln gelöst

Vorteile _,.

Die bekannten Anzeigemittel zeigen im allgemeinen durch Verändern einer relativen Lage oder durch Umrißveränderung an. Das Erkennen wird immer schwieriger, je kleiner die Anzeigemittel sind oder je weiter sie entfernt sind. jo

Beim vorgeschlagenen Anzeigemittel genügt allein das Vorhandensein. Mit dem Aufleuchten des Anzeigemitteis wird sofort die Farbe erkannt, ohne daß es eines angestrengten Hinsehens bedarf. Die Information wird gleichsam beiläufig übermittelt J3

Besonders einfach ist es, eine zu bevorzugende Stellung eines Stellglieds zu signalisieren. Eine solche zu bevorzugende Stellung ist z. B. die »Normalstellung«. So hat z. B. jedes Farbfernsehgerät für seine Stellglieder für Farbkontrast, Helligkeit, Lautstärke, usw. eine Normal- ·«> Stellung, die \u. Mittel gesehen richtig ist Eine solche Normalstellung kann bereits bei der Herstellung des Gerätes oder durch den das Gerät aufstellende Fachhändler vorprogrammiert werden (vgl. OS 20)3 751). »5

Für Nichtfachleute ist es mitunter recht schwierig, diese Normalstellung nur anhand des Bildschirmbildes wiederzufinden, wenn einmal durch einen unglücklichen Zufall alle Regler verstellt worden sind. Bei einem Anzeigemittel gemäß vorliegender Erfindung kann die w Vorprogrammierung in einfacher Weise, z. B. so erfolgen, daß die Anzeigemittel in der Normalstellung »Gelb« zeigvn, während zu starke Wirkung mit »Rot« und zu schwache Wirkung mit »Grün« angezeigt wird. Durch entsprechende Bemessung der Schaltung und der Beschaffenheit der Speiseströme läßt sich sogar erreichen, daß der Stellbereich, in dem »Gelb« angezeigt wird, relativ klein ist, so daß die Normalstellung sogar ziemlich genau einstellbar ist.

Die Kleinheit der Leuchtdiodenanordnung kommt f>o dem Trend zur Miniatursierung entgegen. Selbst auf kleinsten Bedienungsfeldern, auf denen sich Skalen und Zeiger schon gar nicht mehr unterbringen lassen, ist für die Leucht-Dioden-Anordnungen immer noch Platz.

Besonders vorteilhaft ist die Unterbringung der Leuchtdioden auf oder in dem Bedienungselement des Stellgliedes selbst So können z. B. Leuchtdioden-Anordnungen direkt in d η Köpfen selbst kleiner Bedienungsknöpfe angebracht werden. Durch diese Anordnung wird jeder zusätzliche Platzbedarf überhaupt vermieden, und es wird nicht nur eine weit signalisierende Wirkung erreicht, sondern auch eine vollendete stilistische Lösung.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der vorgeschlagenen Anzeigemittel bei Bedienungselementen, deren Betätigung lediglich eine gleichmäßig verlaufende Änderung der Stellung des Stellgliedes in positivem oder negativem Sinn bewirkt Derartige Bedienungselemente, die vor allem bei Fernsehbedienungen gebräuchlich sind, bestehen z. B. jeweils aus zwei Drucktasten oder einem Kipphebel mit einer mittleren Ruhestellung oder 2 Berührungsplatten, durch deren Betätigung das Stellglied entweder im positiven Sinn (Plus-Taste) oder im negativen Sinn (Minus-Taste) verändert wird. Diese Art von Bedienungselementen sagen an sich nichts aus über die absolute Stellung des Stellgliedes. Hier sind Anzeigemittel unerläßlich. Leuchtdioden-Anordnungen gemäß vorliegender Erfindung lassen sich leicht zwischen zusammengehörenden Plus-Minus-Tasten unterbringen.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt

A b b. t ein Beispiel für eine elektrische Schaltung zur Erzeugung verschiedener Farben oder auch verschiede-. ner Blinksignale mit einer Leuchtdioden-Anordnung,
ι Abb.2a und b einen Drehknopf als Pedienungselejnent mit einer in seinem Kopf angebrachten Leuchtdioden-Anordnung,

A b b. 3 eine Ultraschall-Fernsteuerung mit Pius-Minus-Tasten zur Steuerung analoger Funktionen mit einer Anzeigeanordnung für die Stellung der Stellglieder zwischen den Plus-Minus-Tasten.

in A b b. 1 ist als Beispiel eine Leuchtdioden-Anordnung 1 gezeigt, die aus 2 antiparallel geschalteten Leuchtdioden 2 und 3 besteht von denen die eine (2) rot und die andere (3) grün leuchtet Die beiden Leuchtdioden sind räumlich so dicht beieinander angeordnet daß das Auge, zumindest ab einer gewissen Entfernung, die beiden Leuchtdioden als eine gemeinsame räumliche Anordnung empfindet und sie nicht mehr einzeln unterscheiden kann. An einem Potentiometer 4 oder einer anderen zur Spannungsteilung geeigneten Anordnung wird eine Teilspannung der Gleichspannungsquelle 5 abgegriffen. Das Potentiometer 4 oder die andere zur Spannungsteilung geeignete Anordnung ist 'mechanisch bzw. elektrisch mit dem Stellglied verbunden in der Weise, daß die abgegriffene Teilspannung ein Maß für die Stellung des Stellgliedes ist. In dem Beispiel nach A b b. 1 wird je nach Stellung des Potentiometerschleifers 6 einmal die rote Leuchtdiode (2) oder die grüne, Leuchtdiode (3) aufleuchten. Ist die abgegriffene Teilspannung Null, so leuchtet keine der beiden Leuchtdioden auf.

Um ein Weiterleuchten auch in der Stellung »Teilspannung Null« zu gewährleisten, wird dem Betriebsgleichstrom dn Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle (7a oder boder coder ölüberlagert. Hat z. B. der überlagerte Wechselstrom eine Mäander-Form nach Ib und ist seine Frequenz extrem UeT und ist außerdem seine Amplitude (Spitze-Spitze) kleiner als der Betriebsgleichstrom, so leuchten in den Endstellungen des Potentionietet «chleifars entweder die rote oder die grüne Diode. In der Zwischenstellung jedoch blinken die beiden Leuchtdioden abwechselnd Die Blinkzeiten

richten sich nach dem !mpuls-Pausen-Verhältnis der Mäanderspannung.

Ist der überlagerte Wechselstrom von Dreieckform (Td), von Sägezahnform (7c) oder auch von einfacher Sinusform (la), so andern sich die Blinkzeiten in Abhängigkeit von der Stellung des Potentiometerschleifers 6. In der Stellung »Teilspannung Null« blinken »Rot« und »Grün« abwechselnd immer gleich lang. Mit zunehmender Abweichung verschieben sich die Blink-Leiten immer mehr zu »Kurz-Rot/Lang-Grün« oder bei Abweichung in anderer Richtung zu »Kurz-Grün/Lang-Rot«, bis schließlich nur Dauerleuchten »Rot« oder »Grün« übrigbleibt.

Ein solches, nach den Morsebuchstaben A und N bezeichnetes und in der Funknavigation als AN-Verfahren bekanntes Verfahren ist hervorragend geeignet, um Abweichungen von einem Sollwert zu signalisieren. Handelt es sich bei diesem Sollwert um eine »Normalstellung« eines Stellgliedes, die vorprograrn miert werden soll, so braucht der Abgriff 8 des Potentiometers 4 lediglich von Hand verschiebbar gemacht werden. Sobald sich der mit dem Stellglied mechanisch verbundene Potentiometerschleifer 6 mit dem programmierbaren Abgriff 8 gegenüberstehen, sind die Blinkzeiten für Rot und Grün gleich lang und es wird Übereinstimmung zwischen Sollwert und Istwert des Normalstellung-Stellgliedes festgestellt.

Wird die Frequenz des dem Betriebsgleichstrom überlagerten Wechselstromes so weit erhöht, daß das Auge infolge seiner Trägheit die einzelnen Blinkperioden nicht mehr erkennen kann, dann erkennt das Auge nur noch Mischfarben zwischen »Rot« und »Grün«, z. B. bei »Kurz Grün/Lang Rot« die Mischfarbe »Orange«, bei gleich langen Blinkzeiten für Rot und Grün die Mischfarbe »Gelb« und bei » Lang Grün/Kurz Rot« die Mischfarbe »Grün-Gelb«. Die Mischfarben sind natürlich auch noch von der Leuchtstärke der beiden Leuchtdioden 2 und 3 abhängig. Auch sind durch Korrekturen in der Kurven-Form des überlagerten Wechselstromes Verbesserungen in den Farbübergängen zu erreichen. Auch hier läßt sich leicht eine »Normalstellung« des Stellgliedes dadurch vorprogrammieren, indem der Abgriff 8 des Potentiometers 6 so verstellt wird, daß die Leuchtdioden-Anordnung in der Normalstellung des Stellgliedes eine besonders markante Farbe, z. B. »Gelb« zeigt.

Wird die Amplitude des dem Betriebsgleichstrom überlagerten Wechselstroms verkleinert, so wird dadurch der Stellbereich des Stellgliedes, in dem »Gelb« angezeigt wird, immer kleiner, d. h. die Markierung der Normalstellung wird immer genauer.

Die Schaltung- nach A b b. 1 zeigt nur das Arbeitsprinzip der Anordnung. Das Potentiometer 4 kann ebenso gut durch eine dem Stellglied angepaßte Halbleiteranordnung ersetzt werden, deren Steuerung durch analoge oder digitale Mittel erfolgt

Auch die Halbleiteranordnung 1 zeigt nur das Arbeitsprinzip. Es müssen nicht wie im gezeichneten Beispiel zwei antiparallel arbeitende Dioden verschiedener Leuchtfarbe verwendet werden. Zum Zwecke der Farb-Umschaltung sind auch Leuchtdioden beschrieben worden, bei denen 2 pn-Obergänge bereits auf einem einzigen Chip liegen (Funktechnik 1974, 12, S. 432). Es sind auch Leuchtdioden bekannt geworden, deren Farbänderung bereits im Kristall durch Änderung des Betriebsgleichstromes erfolgt Hier bedarf es keiner Umpolung des Betriebsgleichstromes, sondern nur dessen Vergrößerung oder Verkleinerung.

Die Schaltung nach A b b. t kann für diesen Fall

beispielsweise dadurch abgeändert werden, daß in

Reihe mit Wechselstromquelle 7a—d eine weitere Gleichstromquelle geschaltet ist, deren Strom demjeni-

gen Betriebsstrom der Leuchtdiode entspricht, bei dem ein Umspringen der Leuchtfarbe eintritt oder bei dem eine Mischfarbe entsteht, die ein Signal für die »Normalstellung« sein soll.

A b b. 2 zeigt eine sinnvolle räumliche Anordnung der

ίο Leuchtdioden-Anordnung auf bzw. im Inneren des Bedienungselementes selbst. Es wird dann kein weiterer Platz auf einem z. B. sehr engen Bedienungsfeld benötigt. Ein vorzugsweise miniaturisierter Drehknopf 10 trägt in seinem dem Bedienenden zugewandten Ende

ι "> 11 die Leuchtdiodenanordnung, deren Licht 12 durch die Vorderfläche des Drehknopfes austritt. Dabei ist es zweckmäßig, die Vorderfläche als einen vorn mit Facetten 13 versehenen glasklaren Lichtleitkörper auszubilden, urn eine gute Breitenstreuung des Leucht-

2» dioden-Lichtes zu bewirken.

Abb. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes bei einem Farbfernsehempfänger mit Ultraschallfernsteuerung. Wie bekannt, werden bei solchen Ultraschall-

?"> fernsteuerungen von einem Geber 20 Ultraschallsignale 21 ausgestrahlt, die auf ein Mikrofon 22 treffen, das zu einem Ultraschall-Empfänger gehört, der im Gehäuse 23 des eigentlichen Farbfernsehgerätes mit eingebaut ist.

«· Stellglieder, die durch das Ultraschallsignal verstellt werden, sind im allgemeinen Stellglieder für die Bildhelligkeit, der. Farbkontrast und die Lautstärke. Die Stellglieder sind auf dem Chassis des Farbfernsehgerätes untergebracht. Die Stellglieder werden in Richtung

i> steigender Wirkung verstellt durch sogenannte Plus-Tasten 24a und 246, die meist sowohl auf dem Ultraschallgeber als auch auf dem Bedienungsfeld des Gerätes angeordnet sind. Die Verstellung der Stellglieder in Richtung verminderter Wirkung geschieht durch

w die sogenannten Minus-Tasten 25a und 256, die den sinngemäß dazu gehörenden Flus-Tasien räumlich zugeordnet sind.

Plus- und Minus-Tasten bewirken immer nur eine Änderung der jeweiligen Stellung des Stellgliedes. Seine

<"> jeweilige Stellung selbst kann aber immer nur aus der Stärke seiner Wirkung (Helligkeit, Farbkontrast, Lautstärke) erkannt werden.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Mehrzahl der Bedienenden die richtige Einstellung z. B. der Bildhellig-

5« keit und das Farbkontrastes erheblich Schwierigkeiten macht, die oft durch eine gewisse Scheu vor der Technik motiviert werden.

Eine bildschirmunabhängige Anzeige der Stellung der Stellglieder gemäß vorliegender Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten weitgehend Die zur vorliegenden Erfindung gehörenden Leuchtdioden-Anordnungen 26 sind hier im Beispiel auf dem Bedienungsfeld 27 des Fernsehgerätes zwischen den Plus-Minus-Tasten untergebracht Da diese Tasten wegen des erforderlichen

ω Freiraums für den bedienenden Finger immer einen gewissen Abstand haben müssen, ist auch hier für die Anzeige mittels der Leuchtdioden-Anordnungen kein zusätzlicher Platzbedarf auf dem meist sehr engen Bedienungsfeld notwendig.

Werden nun z. B. nach einer Anordnung nach A b b. 1 die Farben der Leuchtdioden so vorprogrammiert, daß z.B. bei »Gelb« die dazugehörenden Stellglieder in Normalstellung sind, so ist es auch für einen technisch

Ungeübten einfach, zunächst einmal alle Stellglieder durch Betätigen der Plus-Minus-Tasten nacheinander in die Normalstellung zu bringen. Zeigt zum Beispiel die Leuchtdiodenanordnung »Rot«, so bedeutet das »Zuviel« und der Bedienende drückt die Minus-Taste solange, bis die richtige gelbe Farbe erscheint. Zeigt die Leuchtdiodenanordnung »Grün«, so bedeutet das »Kvn mehr sein«. Der Bedienende drückt die entsprechende Plus-Taste solange, bis die richtige gelbe

Farbe erscheint.

Sind dann erst einmal alle Stellglieder in die Normalstellung gebracht, so kann der anspruchsvolle Bedienende von dieser Normalstellung ausgehend feine Nuancen der Bildhelligkeit oder des Farbkontrastes nachstellen, die sich aus der Art der jeweiligen Sendung oder aus den technischen Toleranzen des eingestellten Senden ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes mit einer Leuchtdiodenanordnung va- *> riabler Farbe, dadurch gekennzeichnet, daß am Stellglied zusätzliche Mittel angeordnet sind, die den Betriebsstrom der Leuchtdiodenanordnung nach Größe und/oder Richtung so steuern, daß bei Betätigung des Stellgliedes eine Änderung der Farbe in oder der Farbkombination bewirkbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsstrom ein Gleichstrom ist

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsstrom zwischen i> zwei festen Werten mit niedriger Frequenz hin- und herspringt, daß diese beiden festen Werte wechselnd blinkend zwei verschiedene Farben der Leuchtdioden-Anordnung erzeugen und daß das Impuls-Pnusen-Verhältnis dieses Hin- und Herspringen:; eine >n Funktion der Stellung des Stellgliedes ist

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu bevorzugende Stellung dies Stellgliedes durch ein Impuls-Pausen-Verhältnis von 1 :1 gekennzeichnet ist

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Betriebsgleichstrom ein Wechselstrom überlagert ist, dessen Größe,. Frequenz und Form so beschaffen sind, daß bei Veränderung des Gleichstroms und/oder des Wech- sn selstromes durch die zusätzlichen Mittel !im Stellglied kor'^;nuierliche Farbveränderungen zumindest über Teile des Farbkreises durch Mittelwertbildung im Auge bewirkt werden.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtaustritt der Leuchtdioden-Anordnung an oder in unmittelbarer Nähe der Handhabe des Bedienungselementes für das Stellglied angeordnet ist

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Leuchtdiodenanordnung den vorderen Abschluß eines miniaturisierten Drehknopfes bildet der das Stellglied betätigt

8. Anordnung nach Anspruch G, dadurch gekennzeichnet daß die Leuchtdioden-Anordnung zwischen zwei Drucktasten oder Berühru.ngsplatten angeordnet ist von denen die eine ir. an sich bekannter Weise bei ihrer Betätigung eine Vermehrung der Wirkung des Stellgliedes und die andere eine Verminderung der Wirkung des Stellgliedes bewirkt

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dsß durch Ausschalten des Betriebsstromes und damit durch das Erlöschen der Leuchtdioden-Anordnung eine Aus-Stellung des Stellgliedes angezeigt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der Betriebsstrom für die Leuchtdioden-Anc-rdnung nur während der Betätigung des Stellgliedes und eine kurze Zeit danach eingeschaltet ist

11. Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breitstreuung des Lichtes eier Leuchidioden-Anordnung durch einen mit Facetten versehenen Lichtleitkörper erfolgt