DE2431119C3 - Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes - Google Patents

Description

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

Stand der Technik

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

1st die Wirkung durch menschliche Sinne nicht unmittelbar oder nicht genügend genau erfaßbar, so ist •s üblich, diese Wirkung durch Anzeigemittel anzuzeigen. '"

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

So ist z. B. bei einem einfachen Rundfunkgerät das Stellglied für die F.mpfangsfrequenz. der Drehkondenlator. mit einem Bedienungselement, einem Drehknopf Verbunden und das Anzeigemittel für die Wirkung des Drehkondensators ist die Stationsskala, die in Emp- 6ii fangsffequenzen bzw, in Stationen geeicht ist

Aufwendigere Rundfunkgeräte besitzen anstelle eines Drehkondensators elektronisch wirkende Kapazilätsdioden als Stellglieder für die Einpfarigsfrequenz. Das Bedienungselemenl hierfür muß über eine elektri- &'> sehe Leitung mit veränderbarem Potential oder ganz allgemein über einen (Fcrn*}Überlfagungskarial, der streckenweise drahtlos sein kann, auf die Kapazilätsdio' den wirken, wobei deren jeweiliger Arbeitszustand auch elektronisch, z. B. mit einem Meßinstrument, dessen Skala in Fmpfangsfrequenz geeicht ist. angezeigt wird (DEGM 19 68 162).

Es ist auch bekannt, rein elektronische Mittel, z. B. Ziffernan/eigeröh''-η. als Anzeigemittel für die Wirkung von als Stellglieder für die Empfangsfrequenz dienenden Kapazitätsdioden /u verwenden (DE-GM 51 643).

Es ist ferner bekannt, die Stellung eines Stellgliedes durch l.euchisäulcn anzuzeigen, die vorzugsweise aus einer Reihe von l.euchtelemcntcn bestehen (DF C)S 00 918).

Die Verwendung verschiedenfarbiger Leuchtdioden für An/eigezwecke ist in der Fachzeitschrift Elektrotechnik 1973. Heft / auf den Seiten 12—14 beschrieben.

Es ist weiterhin bekannt. Reihen von l.euchtelemcn ten aus einer Reihe von Galliumarsenid Dioden /u bilden und damit bei fernbedienien Farbfernsehgeräten die Stellung der jeweilig belangten Stellglieder fur Lautstärke. Helligkeit und Farbkontrast anzu/eipen (Sefviccschfifl Nofdmendc-Zentralkundendicnst

»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 RoIIe₁ wenn es sich um größere Gerate handelt. Ist j'edoch auf einem beschränkten Raum eine Vielzahl von Bedienungselementen und Anzeigemitteln unlerzubrin* gen (Flugzeug, Meßgerät, Farbfernsehgerät), so werden

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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, /. B. bei einem fernbedienten Gerät der Heimelektronik ί (Farbfernsehgerät, HiFi-Steuergerät), erfolgen soll.

Aufgabe

Es besteht die Aufgabe, bestimmte zu bevorzugende und wechselnde Stellungen von Stellgliedern, z. B. die NormaLtellung der Regler für Helligkeit, Farbkontrast und Lautstärke oder deren wechselnde Intensität bei einem Farbfernsehgerät, besonders leicht zu erkennen und ein An2eigemittel für die Wirkung eines S;ellgliedes zu schaffen, das so klein ist, daß es auf kleinstem Raum, ü 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.

in

Losung der Aufgabe

Die Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 beschriebenen Mitteingelöst.

Vorteile

Die bekannten An/eigemittel zeigen im allgemeinen durch Verandern einer relativen Lage oder durch Umrißveränderung an. Das F.rkennen wird immer schwieriger, je kleiner die Anzeigemittel sind oder je weiter sie entfernt sind. in

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

Besonders einfach ist es. eine zu bevorzugende Stellung eines Stellglieds zu signalisieren. Fine solche /u bevorzugende Stellung ist z. B. die »Normalstcllung«. So hat z. B. jedes ^r"arbfcrnsehgerät fur seine Stellglieder fur Farbkontrast. Helligkeit. Lautstärke, usw. eine Normal· '" stellung, die im Mittel gesehen richtig ist. Fine solche Normalstellung kann bereits bei der Herstellung des Gerätes oder durch den das Gerät aufstellende Fachhändlcr vorprogrammiert werden (vgl. OS 20 15 751). r,

Für Nichifaihleiiic ist es mitunter recht schwierig, diese Norm.ilslelliing nur anhand des Bildschirmbildes wiederzufinden, wenn einmal durch einen unglücklichen Zufall alle Regler verstell' worden sind. Bei einem Anzeigemittel gemäß vorliegender Erfindung kann die ">" Vorprogramriicrung in einfacher Weise, z. B. so erfolgen, daß die Anzeigemittel in der Normalsicllung »Gelb« /eigen, während /u 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 Stcllbereich. in dem »Gelb« angezeigt wird, relativ klein ist. so daß die Normalstellung sogar ziemlich genau einstellbar ist.

Die Kleinheil der Leuchtdiodenanordnung kommt m> dem Trend zur MiniatursierUng entgegen. Selbst auf kleinsten Bedienungsfeldcrn, 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 ihm Bedicnungselemenl des Stellgliedes selbst. So können 7. B. Leuchtdioden-Anordnungen direkt in den 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 Anzeigern·" il unerläßlich. LeuchtdiodeR.Anordnungen gemäß vorlegender Frfin· dung lassen sich leicht zwischen zusammengehörenden Plus-Minus-Tasien unterbringen.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

A b b. I ein Beispiel für eine elektrische Schaltung zur Erzeugung verschiedener Farben oder auch verschiedener Blinksignale mit einer Leuchtdioden-Anordnung.

Abb. 2a und b einen Drehknopf als Bedienungselement mit einer in seinem Kopf angebrachten Leuchtdioden-Anordnung,

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

In A b b. I ist als Beispiel eine Leuchtdioden-Apordnung I ge/eigt. die aus 2 antiparallel geschalteten l.enchtdioden 2 und 3 besteht, von denen die eine (2) rot und die andere (Ϊ) grün leuchtet. Die beiden Leuchtdioden sind räumlich so dicht beieinander angeordnet, daß das Auge, zumindest ab einer gewissen Entfernung, die beiden l.euchtdioden als eine gemeinsame räumliche Anordnung empfindet und sie nicht .nehr ein/ein unterscheiden kann. An einem Potentiometer 4 oder einer anderen /ur Spannungsteilung geeigneten Anordnung wird eine Teilspjnnung der Gleichspannungsquelle 5 abgegriffen Das Potentiometer 4 oder die andere /ur Spannungstellung geeignete Anordnung ist mechanisch b/w. elektrisch mit dem Stellglied verbunden in der Weise, daß die abgegriffene Teilspannung ein Maß für die Stellung des Stellgliedes ist. In dem Beispiel nach Abb. 1 wird je nach Stellung des Potentiometer-Schleifers 6 einmal die rote Leuchtdiode (?) oder die grüne Leuchtdiode (J) aufleuchten Ist die abgegriffene Teilspannung Null, so leuchtet keine der beiden Leuchtdioden auf.

Um ein Weite-'euchten auch in der Stellung »Teilspannung Null« /u gewährleisten, wird dem Betriebsgleichsirom ein Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle (7.7 oder 6 oder coder ölüberlagert. Hat z. B. der überlagerte Wechselstrom eine Mäander-Form nach Tb und ist seine Frequenz extrem tief und ist außerdem seine Amplitude (Spitze-Spitze) kleiner als der Betriebsgleichsirom, so leuchten in den Endstcllungen des Polentiometerschleifers entweder die rolc oder die grüne Diode. In der Zwischenslellung jedoch blinken die beiden Lfiuchtdioden abwechselnd. Die Blinkzeiten

richten sich nach dem Impuls-Pausen-Verhältnis der Mäanderspannung.

Ist der überlagerte Wechselstrom von Dreieckform [Td), von Sägezahnform (7c) oder auch von einfacher Sinusform (ja), so ändern sich die Blinkzeiten in Abhängigkeit von der Stellung des Poicnliomcicrschlcifers 6; In der Stellung »Tcilspannung Null« blinken »Rot« und »Grün« abwechselnd immer gleich lang. Mit zunehmender Abweichung verschieben sich die Blink* zeiten immer mehr zu »Kurz-Rot/Lang-Grün« oder bei Abweichung in anderer Richtung zu »Kurz-Grün/Lang· Rot«, bis schließlich nur Daucrlcuchlcn »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 »Normalstcllung« eines Stellgliedes, die vorprogrammiert werden soll, so braucht der Abgriff 8 des Potentiometers 4 lediglich von Hand verschiebbar gemacht werden. Sobald sich der mit dem Stellglied mechanisch verbundene Potentionieterschlcifcr 6 mit dem programmierbaren Abgriff 8 gegenüberstehen, sind die Blinkzeiten für Rot und Grün gleich lang und es wird Übereinstimmung zwischen Siollwcrl und Istwert des Normalstellung-Stellgliedes festgestellt.

Wird die Frequenz des dem Betriebsglcichstrom überlagerten Wechselstromes so weit erhöht, daß das Auge infolge seiner Trägheit die einzelnen Blinkperiod.*n 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 Leuchlstärke der beiden Leuchtdioden 2 und 3 abhängig. Auch sind durch Korrekturen in der Kurven-Form des überlagerten Wechselstromes Verbesserungen in den Farbübergängen /u L-rreichen. Audi iiici iäüi bicii ieiuht cine »Normalstellung« des Stellgliedes dadurch vorprogrammieren, indem der Abgriff 8 des Potentiometers 6 so verstellt wird, daß die l.euchldioden-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-Ubergänge 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 Abb. 1 kariri für diesen Fall beispielsweise dadurch abgeändert werden, daß in Reihe mit Wcchselstromqucllc 7:i—d eine weitere Gleichstromquelle geschaltet ist, deren Strom dcmjcnigen Bclricbsslrom der Leuchtdiode entspricht, bei dem ein Umspringen der Leuchtfarbe eintritt oder bei dem eine Mischfarbe entsteht, die ein Signal für die »Nortnalstcllurig« sein soll.

A b b. 2 zeigt eine sinnvolle räumliche Anordnung der Leuchtdioden-Anordnung auf bzw. im Inneren des BcdieiHingselementcs selbst. Es wird dann kein weiterer Platz auf einem z. B. sehr engen Bedicnungsfcld benötigt. Ein vorzugsweise miniaturisierter Drehknopf

10 trägt in seinem dem Bedienenden zugewandten Ende

11 die Leuchtdiodenanordnung, deren Licht 12 durch die Vorderfläche des Drehknopfcs austritt. Dabei ist es zweckmäßig, die Vorderfläche als einen vorn mit Facetten 13 versehenen glasklaren Lichtleitkörper auszubilden, um eine gute Breilenstreuung des Leucindioden-Lichtes zu bewirken.

Abb. 3 zeigt ein Anwcndungsbeispiel für eine Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes bei einem Farbfernsehempfänger mit Ultraschallfern· steuerung. Wie bekannt, werden bei solchen Ultraschallfernsicuerungen von einem Geber 20 Ultraschallsignalc 21 ausgestrahlt, die auf ein Mikrofon 22 treffen, das zu einem Mltraschall-Empfängcr 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, den Farbkontrast und die Lautstärke. Die Stellglieder sind auf dem Chassis des Farbfernschgerätes untergebracht. Die Stellglieder werden in Richtung steigender Wirkung verstellt durch sogenannte Plus-Tasten 24a und 24f>. die meist sowohl auf dem Ultraschallgebcr als auch auf dem Bedienungsfeld des Gerätes angeordnet sind. Die Verstellung der Stellglieder in Richtung verminderter Wirkung geschieht durch die sogenannten Minus-Tasten 25.7 und 25b. die den

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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 BilHhelligkeil 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 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 Bedienungsfeid notwendig.

Werden nun z. B. nach einer Anordnung nach A b b. i 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 Bctiil'gcn dec 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 vslange, bis die richtige gelbe Farbe erscheint. Zeigt die 'Leuchtdiodenanordnung »Grün«, so bedeutet das »Kann mehr sein«. Der Bedienende drückt die entsprechende Plus-Taste solange, b'i' die richtige gelbe

Farbe erscheint.

Sind dann erst einmal alle Stellglieder in die Normalsiellung 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 Senders ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

24 3] Paleniapsnrüche:

1. Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes mit einer Leuchtdiodenanordnung variabler 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 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 zwei festen Werten mit niedriger Frequenz hin- und herspringt, daß diese beiden festen Werte wechselnd blinkend zwei verschiedene Farben der Leuchtdioden-Anordri mg erzeugen und daß das Impuls-Pausen-Verhähms dieses Hin- und Herspringens eine Funktion der Stellung des Stellgliedes ist.

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

5. Anordnung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Betriebsgleichstrorr. ein Wechselstrom überlagert is;, dessen Größe, Frequenz und f-orm so beschaffen sind, daß bei Veränderung dos Gleichstroms und/oder des Wechselstromes durch die zusätzlichen Mittel am Stellglied kuntinuierlkne Fa.overänderungen zumindest über Teile des Fprbkrci-.es durch Mittelwertbildung im Auge bewirkt wt den.

Jl)

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

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

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden-Anordnung zwischen zwei Drucktasten oder Berührungsplatten angeordnet ist, von denen die eine in 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 I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß 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 I.euchtdioden-Anordnung nur während der Betätigung des Stellgliedes und eine kurze Zl-H danach eingeschaltet ist.

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