DE2437029B1 - Circuit for luminous indicator constructed like thermometer scale - has mechanical link-up in series of luminous elements pref. gallium arsenide diodes - Google Patents

Circuit for luminous indicator constructed like thermometer scale - has mechanical link-up in series of luminous elements pref. gallium arsenide diodes

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Abstract

The switching transistors form a chain of Darlington circuits (3) and the junction points of any two elements are connected to the collector of the appropriately assigned transistors. The bases of the transistors are each connected by resistances to the control line. The base-emitter diodes of the switching transistors are sized to receive the full current from the constant current source in the transmitting direction. A working circuit contains all the luminous elements connected in series and a control circuit has the switching transistors connected to it in series.

Description

Eine Schaltung gemäß vorliegender Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß die Leuchtelemente, wenn sie einmal eingeschaltet sind, mit einem annähernd konstanten Strom bzw. einer konstanten Spannung betrieben werden. Sie können weder zerstört werden noch Schaden leiden. Ihre Brennspannung ist von der Meß-Spannung unabhängig. Auf der Leuchtsäule ist ein scharfer Übergang zwischen den eingeschalteten und nicht eingeschalteten Leuchtelementen zu erkennen. Alle Element der Leuchtelementen-Kette leuchten eingeschaltet mit annähernd gleicher Helligkeit. A circuit according to the present invention also has the advantage that the light elements, once they are switched on, with an approximate constant current or a constant voltage can be operated. You can neither be destroyed nor suffer damage. Their running voltage is the same as the measuring voltage independent. On the light column there is a sharp transition between the switched on and not switched on light elements. All elements of the lighting chain to shine switched on with approximately the same brightness.

Die Schaltung läßt sich leicht als Integrierte Schaltung herstellen. The circuit can easily be produced as an integrated circuit.

Erläuterung der Erfindung Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Leuchtelemente-Kette von Leuchtelementen. Im Beispiel werden Galliumarsenid-Dioden als Leuchtelemente verwendet. Es können aber auch alle anderen elektrisch-optischen Wandler benutzt werden, die bei einer Spannung von etwa 0,5 Volt nicht mehr leuchten. Diese Restspannung bleibt bei durchgeschalteten Schalttransistoren an den Leuchtelementen stehen, da in Reihe mit jedem Schalttransistor die Basis-Emitter-Diode des anschließenden Schalttransistors liegt und der Kurzschluß-Strom hier eine Potentialschwelle von etwa 0,5 Volt vorfindet. Explanation of the invention The drawing shows an exemplary embodiment for a lighting element chain of lighting elements. The example uses gallium arsenide diodes used as lighting elements. But it can also all other electrical-optical Converters are used that no longer light up at a voltage of around 0.5 volts. This residual voltage remains on the lighting elements when the switching transistors are switched on stand because the base-emitter diode of the subsequent one is in series with each switching transistor Switching transistor is and the short-circuit current here is a potential threshold of finds about 0.5 volts.

Die Schaltung besteht aus einer Konstantstromquelle, die ihren Konstantstrom entweder ganz oder in einen Teil der Leuchtelemente-Kette 2 oder in einen Teil oder ganz in die Schalttransistor-Kette 3 hineinschickt. Die Schalttransistor-Kette 3 wird durch eine Steuerspannung U ;teUer über eine Reihe von Entkopplungswiderständen 4 gesteuert. The circuit consists of a constant current source that supplies its constant current either entirely or in part of the lighting element chain 2 or in part or sends all the way into the switching transistor chain 3. The switching transistor chain 3 is controlled by a control voltage U; teUer via a series of decoupling resistors 4 controlled.

Es sei angenommen, die Steuerspannung Steuer sei Null. Dann ist die gesamte Schalttransistor-Kette 3 gesperrt. Sie ist stromlos. Der Konstantstrom muß über die Leuchtelemente-Kette 2 fließen. Alle Leuchtelemente leuchten. It is assumed that the control voltage Steuer is zero. Then it is entire switching transistor chain 3 blocked. It is currentless. The constant current must Flow over the lighting element chain 2. All light elements light up.

Ist die Steuerspannung etwas größer als 0,5 Volt, dann beginnt über den Widerstand Rn der Reihe der Entkopplungswiderstände 4 Strom zu fließen, der zur Basis des Transistors Tn der Schalttransistor-Kette 3 gelangt und den Schalttransistor ganz oder teilweise öffnet. Dadurch wird dem Leuchtelement Ln der Leuchtelemente-Kette der Konstantstrom teilweise oder ganz (le nach der Höhe der Steuerspannung) entzogen, und das Leuchtelement Ln beginnt zu verlöschen. Mit dem völligen Durchschalten des Transistors T,' wird sein Kollektorpotential Null, und alle Potentiale der Kollektoren und Emitter der Transistoren T1 bis Tun 1 sowie alle Potentiale, an denen die Leuchtelemente L1 bis Ln-1 liegen, sind um die Brennspannung des Leuchtelementes Ln nach unten abgesackt. If the control voltage is slightly greater than 0.5 volts, then over begins the resistor Rn of the series of decoupling resistors 4 to flow current, the reaches the base of the transistor Tn of the switching transistor chain 3 and the switching transistor fully or partially opens. As a result, the light-emitting element Ln becomes the light-emitting element chain the constant current is partially or completely withdrawn (le according to the level of the control voltage), and the luminous element Ln starts to go out. With the complete switching of the The transistor T, 'becomes its collector potential zero, and all the potentials of the collectors and emitters of the transistors T1 to Tun 1 and all potentials at which the light-emitting elements L1 to Ln-1 are down by the burning voltage of the luminous element Ln sagged.

Bei durchgeschaltetem Transistor Tn steht an seiner Basis eine Spannung 0,5 Volt. Damit liegt auch am Emitter des Transistors Tun 1 eine Spannung von 0,5 Volt. Um nun auch diesen Transistor Tn-l zum Durchschalten zu bringen, muß die Steuerspannung Uqteuer auf etwas über 1 Volt steigen. Dann erhält auch die Basis des Transistors Tn1 Steuerstrom, und mit dem Durchschalten des Transistors Tun 1 erlischt auch das Leuchtelement Ln- 1-Jetzt sacken wieder alle Leuchtdioden L1 bis Ln und die Emitter und Kollektoren der Transistoren T1 bis Tun 2 im Potential ab, und zwar um den Betrag der Brennspannung des Leuchtelementes Ln-1 abzüglich der Potentialschwelle von etwa 0,5 Volt der Basis-Emitter-Diode des Transistors Tn. Diese Restspannung von 0,5 Volt bleibt nun an den Klemmen des erloschenen Leuchtelementes Ln - 1 stehen. When the transistor Tn is switched on, there is a voltage at its base 0.5 volts. This means that there is also a voltage of at the emitter of the transistor Tun 1 0.5 Volt. In order to switch this transistor Tn-1 through, the control voltage must Uqteuer rise to a little over 1 volt. Then the base of the transistor also receives Tn1 control current, and when the transistor Tun 1 is switched through, this also goes out Light-emitting element Ln-1-Now all light-emitting diodes L1 to Ln and the emitters drop again and collectors of the transistors T1 to Tun 2 in potential, namely by the amount the burning voltage of the luminous element Ln-1 minus the potential threshold of about 0.5 volts of the base-emitter diode of the transistor Tn. This residual voltage of 0.5 Volt now remains at the terminals of the extinguished luminous element Ln-1.

Bei durchgeschalteten Transistoren T-1 und Tn steht an der Basis des Transistors Tn1 eine Spannung von etwa 1,0 Volt. Diese Spannung liegt dann auch am Emitter des Transistors Tn - 2-Steigt die Steuerspannung Steuer weiter an und überschreitet sie den Wert von 1,5 Volt, dann erhält auch der Transistor Tn 2 Basisstrom und schaltet durch. Nunmehr erlöscht das Leuchtelement Ln - 2 Die Potentiale der darüber befindlichen Leuchtelementen und der Kollektoren und Emitter der dazugehörigen Transistoren sacken wieder ab um den Betrag der Brennspannung von Leuchtelement L 2 abzüglich 0,5 Volt Potentialdifferenz zwischen Basis und Emitter von Transistor Tn - 1-Mit steigender Steuerspannung Steuer geht das Spiel so lange weiter, bis auch der Transistor T1 der Schalttransistor-Kette 3 durchgeschaltet hat und alle Leuchtelemente der Leuchtelemente-Kette 2 verloschen sind. When the transistors are switched through, T-1 and Tn are at the base of the transistor Tn1 has a voltage of about 1.0 volts. This tension then also lies At the emitter of the transistor Tn - 2-If the control voltage Steuer continues to rise and If it exceeds the value of 1.5 volts, the transistor Tn 2 also receives base current and switches through. The luminous element Ln now goes out - 2 The potentials of the overlying lighting elements and the collectors and emitters of the associated Transistors sag again by the amount of the burning voltage of the lighting element L 2 minus 0.5 volt potential difference between base and emitter of transistor Tn - 1-As the control voltage increases, the game continues until also the transistor T1 of the switching transistor chain 3 has turned on and all Luminous elements of the luminous element chain 2 have gone out.

Sinkt die Steuerspannung wieder ab, so werden die Transistoren der Schalttransistor-Kette 3 beginnend mit Transistor T1 der Reihe nach wieder gesperrt, und die Leuchtelemente der Leuchtelemente-Kette 2 leuchten beginnend mit Leuchtelement L1 der Reihe nach wieder auf. If the control voltage drops again, the transistors become the Switching transistor chain 3 starting with transistor T1 blocked again in sequence, and the luminous elements of the luminous element chain 2 light up beginning with the luminous element L1 again in sequence.

Durch geeignete Wahl der Widerstände der Reihe der Entkopplungswiderstände 4 läßt sich der Leuchteinsatz der Leuchtelemente von sprunghaft bis fließend verändern. Werden in der Leuchtelemente-Kette Galliumarsenid-Dioden verwendet, haben sich Widerstandswerte von etwa 6 bis 12 kOhm in der Praxis bewährt. By suitable choice of the resistors of the series of decoupling resistors 4 the light insert of the light elements can be changed from abrupt to fluid. If gallium arsenide diodes are used in the lighting element chain, resistance values have become higher from about 6 to 12 kOhms proven in practice.

Die in der Zeichnung an die Anschlüsse der Transistoren Tn bis Tn - 2 eingeschriebenen Spannungswerte gelten für den durchgeschalteten Zustand dieser Transistoren. The in the drawing to the connections of the transistors Tn to Tn - 2 written voltage values apply to the connected state of these Transistors.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für eine Leuchtanzeige mit einem thermometerskalenähnlichen Aufbau, geeignet zur Anzeige eines durch eine Steuerspannung dargestellten analogen Meßwertes in Form einer Leuchtsäule, bestehend aus einer mechanischen Aneinanderreihung von elektrischoptischen Leuchtelementen, z. B. Glühlampen, Leuchtdioden, vorzugsweise Galliumarsenid-Dioden, usw., die im eingeschalteten Zustand mit einer nahezu konstanten Spannung bzw. einem konstanten Strom betrieben werden, enthaltend eine Konstantstromquelle, einen Arbeitsstromkreis, in dem alle Leucht-Elemente in Reihe geschaltet sind, einen Schaltstromkreis, bestehend aus Schalttransistoren, die jeweils zugeordnete Leuchtelemente kurzschließen, und einen Steuerstromkreis, mit dem die Schalttransistoren der Reihe nach geschaltet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schalttransistoren eine Kette von Darlington-Schaltungen (3) bilden, daß die Verbindungspunkte jeweils zweier Leuchtelemente mit dem Kollektor jeweils zugeordneter Transistoren verbunden sind und daß die Basen der Transistoren jeweils über Widerstände mit der Steuerleitung verbunden sind. Claims: 1. Circuit arrangement for an illuminated display with a thermometer dial-like structure, suitable for displaying a by a control voltage analog measured value shown in the form of a light column, consisting of a mechanical stringing together of electro-optical lighting elements, e.g. B. incandescent lamps, Light emitting diodes, preferably gallium arsenide diodes, etc., which are switched on be operated with an almost constant voltage or a constant current, containing a constant current source, a working circuit in which all the luminous elements are connected in series, a switching circuit consisting of switching transistors, short-circuit the respectively assigned lighting elements, and a control circuit, with which the switching transistors are switched one after the other, d a d u r c h g It is noted that the switching transistors are a chain of Darlington circuits (3) form that the connection points of two luminous elements with the collector respectively associated transistors are connected and that the bases of the transistors are each connected to the control line via resistors. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Dioden der Schalttransistoren für die Aufnahme des vollen Stromes der Konstantstromquelle in Durchlaßrichtung dimensioniert sind. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the base-emitter diodes of the switching transistors to absorb the full current the constant current source are dimensioned in the forward direction. 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 Leuchtelemente 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 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, S. 625). Background Art A series of gallium arsenide diodes, as a replacement for a mechanical frequency indicator, became known on a car radio. from Beginning at one end, a row of these luminous elements shines in one of them Number on that the length of the row of the switched on luminous elements as with one Thermometer is a measure of the value to be displayed. With this car radio, the frequency is displayed. The lighting elements are controlled via an integrated Circuit that also gradually changes the frequency at the same time (Funkschau 1971, issue 19, p. 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 (DT-OS 22 00 918). Another purely digital circuit arrangement for control a row or an array of luminous elements that control the state of an actuator not only controls, but also displays, works with a clock generator, a frequency divider and several logically linking circuits (DT-OS 22 00 918). Es ist auch eine Schaltungsanordnung für eine Leuchtanzeige mit thermometerskalenähnlichem Aufbau bekannt, bei der in einem Arbeitsstromkreis eine Konstantstromquelle mit einer Reihe von Leuchtelementen verbunden ist, wobei jedem Leuchtelement ein Schalttransistor zugeordnet ist, der das Leuchtelement wahlweise kurzschließt. Im Steuerstromkreis jedes Schalttransistors sind jeweils 2 Dioden angeordnet, die in Verbindung mit an eine hohe Gleichspan- nung gelegten Widerständen das Nacheinander-Aus-und -Einschalten der Leuchtdioden bewirken (DT-OS 2240 105). It is also a circuit arrangement for an illuminated display with a thermometer scale-like display Structure known in which a constant current source with in a working circuit a series of light-emitting elements is connected, each light-emitting element having a switching transistor is assigned, which selectively short-circuits the light-emitting element. In the control circuit each switching transistor are arranged in each case 2 diodes in connection with to a high DC voltage switching off and on one after the other effect of the light emitting diodes (DT-OS 2240 105). Es sind ferner Anordnungen mit Flüssigkristall-Anzeigen bekannt, bei denen Leuchtelemente in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, einmal in linearer Anordnung (US-PS 37 74 195) und andererseits in zweidimensionaler Anordnung (GB-PS 13 37 637). There are also arrangements with liquid crystal displays known, in which lighting elements are arranged in a row one behind the other, once in linear arrangement (US-PS 37 74 195) and on the other hand in a two-dimensional arrangement (GB-PS 13 37 637). Bei den hier verwendeten Schaltungen liegen an den eingeschalteten Flüssigkristall-Elementen keine konstanten Spannungen an, sondern die Spannung ist der Meß-Spannung proportional. Diese Betriebsart ist im wesentlichen nur bei Flüssigkristall-Anzeigen zulässig, weil andere Leuchtmittel, wie z. B. Glühbirnen, mit wachsender Spannung durchbrennen oder Leucht-Dioden mit wachsender Spannung zerstört oder die Leucht-Elemente allgemein mit unterschiedlicher Helligkeit betrieben wurden, was hingegen im vorliegenden Fall nicht erwünscht ist. The circuits used here are due to the switched on Liquid crystal elements do not apply constant voltages, but rather the voltage proportional to the measuring voltage. This mode of operation is essentially only in the case of liquid crystal displays permitted because other light sources, such as B. light bulbs, with increasing voltage burn out or light-emitting diodes with increasing voltage destroyed or the light-emitting elements were generally operated with different brightness, which, however, in the present Case is not wanted. Aufgabe Die Anwendung zweier zusätzlicher Dioden je Schalttransistor und Leuchtelement gemäß der Lehre von DT-OS 2240 105 bedeutet einen erheblichen Aufwand, der um so größer ist, je mehr Elemente die Leuchtelemente-Kette haben soll. Dabei ist zu bedenken, daß für die Dioden nicht nur Materialkosten, sondern auch noch viel höhere Lohnkosten entstehen, dadurch, daß die Dioden der Verpackung entnommen, abgebogen, beschnitten, in die Leiterplatten eingesetzt und verlötet werden müssen. Task The use of two additional diodes per switching transistor and lighting element according to the teaching of DT-OS 2240 105 means a considerable The more elements the lighting element chain is supposed to have, the greater the effort. It should be noted that for the diodes not only material costs, but also Much higher labor costs arise because the diodes are removed from the packaging, bent, trimmed, inserted into the circuit boards and soldered. Bei Anwendung Integrierter Schaltkreise entfällt zwar dieser Lohnaufwand. Es ist aber eine bekannte Tatsache, daß die Anfälligkeit einer Integrierten Schaltung gegen Ausfälle immer größer wird, je mehr Teile in ihr integriert sind. Es ist also auch hier von grundsätzlicher Bedeutung, aus Gründen der Betriebssicherheit so wenig als möglich Bauteile zu verwenden. If integrated circuits are used, this wage expenditure is not applicable. However, it is a known fact that the vulnerability of an integrated circuit against failures, the more parts are integrated into it. So it is also of fundamental importance here, so little for reasons of operational safety to use components as possible. Die Aufgabe ist somit, das absolute Minimum von Bauelementen für eine Leucht-Anzeige zu finden, die aus einer Kette von Leuchtelementen besteht, die im eingeschalteten Zustand mit einem konstanten Strom bzw. mit einer konstanten Spannung betrieben werden. The task is thus to find the bare minimum of components for to find a luminous display that consists of a chain of luminous elements, those in the switched-on state with a constant current or with a constant Voltage operated. Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Mittel gelöst. The task is achieved by the means characterized in the claims solved. Vorteile Zu jedem Leuchtelement gehört nur noch ein Schalttransistor und ein Widerstand. Alle Dioden sind entfallen. Erhebliche Kosten werden gespart. Advantages Only one switching transistor belongs to each light element and a resistance. All diodes are omitted. Considerable costs are saved. Die Betriebssicherheit ist gestiegen, da Ausfälle in den bisher verwendeten Dioden nicht mehr vorkommen können.The operational safety has increased because of failures in the previously used Diodes can no longer occur.
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