DE3025696C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern einer Digitalanzeige - Google Patents

Description

..-■·- pcraturwerte zu bestimmten Tages- oder Nachtzeiten h automatisch gewählt werden.

Die integrierte Schaltung 10 und die Digitalanzeige ; 12 sind gemäß F i g. 5 in einer elektrischen Thermostatregeleinheit 14 untergebracht Die Anzeige 12 weist eine Anzah! von Flüssigkristallelementen (LCD) 16 auf, die in üblicher Siebensegmentanordnung 17 zur opti-

■;' sehen Anzeige alphanumerischer Zeichen dienen. Die ;·.', Flüssigkristallelemente 16 werden über getrennte Trei-

''' berleitungen 18 versorgt, welche die Ausgänge 1,2,.., N mit den entsprechenden Anzeigeelementen 16 jeder Siebensegmentanzeige verbinden. Jedes der LCD-Elemente 16 weist eine dünne Schicht von einer lyotrophen nematischen mesomorphen Verbindung auf, die Licht

: durch Molekularturbulenzen diffus reflektiert Auf-■; grund dieser molekularen Turbulenzen haben LCD-An-

y zeigeelemente ein verzögertes Ansprechen auf das Anlegen oder Wegschalten von Betätigungspgnalen, wobei typische Anschalt- und Abschaltzeiten einige Hun-

; dertstelsekunden betragen, um von Hell auf Dunkel oder von Dunkel auf Hell za schalten. Während eines

'\ Übergangsintervalls scheint der vorhergehende Zustand der Flüssigkristallelemente 16 unverändert zu bleiben. Gemäß F i g. 5 sind die Flüssigkristallelemente 16 derart angeordnet daß sie die Uhrzeit und die Temperatur(in Fahrenheit) optisch anzeigen.
Zur Dateneingabe für die elektronische Thermostat-

: regeleinheit 14 ist eine Anzahl von Schiebeschaltern 20 vorgesehen, die von Hand einstellbar sind und zum Ein-

i-. geben sowie zum optischen Anzeigen der eingestellten Daten dienen, beispielsweise der gewünschten Tagestemperatur, der Nachttemperatur sowie der Tag/ Nacht-Übergänge. Diese eingestellte Information dient zur Fernsteuerung einer Heizung oder einer Kühlanla-

; ge zur Klimatisierung.

Die Treiberleitungen 18 treiben nicht nur die Digital-

; anzeige 12, sondern liefern auch Versorgungsspannungen für die Schiebeschalter 20, die periodisch nach eingestellter Information abgefragt werden. Die der Stellung jedes Schiebeschalters 20 entsprechende Information wird an einen Eingang 1, 2,..., K der integrierten Schaltung 10 über eine Rückführleitung 24 (Zeilenleiter der Schaltermatrix) zugeführt. Der elektrische Kontakt zwischen der Rückführleitung 24 und einer angesteuerten Treiberleitung 18 erfolgt durch einen Schleifarm 26 des in F i g. 3 dargestellten Schiebeschalters 20. Ein leitender, gewölbter Teil 28 des Schleifarmes 26 berührt eine ausgewählte Treiberleitung 18 und stellt eine elektrische Verbindung her, wobei die Berührungsstelle 30 in den F i g. 1 und 2 durch einen Punkt dargestellt ist der von einem gestrichelten Kreis 32 umgeben ist. Anhand der Fig.3 und 4 erkennt man, daß die Stellung des Schiebeschalters 20 mit dem gekrümmten Teil 28 des Schleifarms 26 von einer Treiberleitung zur anderen innerhalb der Treiberleitungsanordnung verschiebbar ist. Die Stellung des Schiebeschalters 20 wird durch eine Kugel 34 festgelegt, die in benachbarte Vertiefungen 36 verschoben werden kann, während ein die Kugel haltender Schieber durch einen Handgriff 39 verschiebbar ist. Die Kugel 34 wird ferner von einer Federklammer 40 gehalten, die sie jederzeit federnd andrückt Auf diese Weise wird eine elektrisch leitende Verbindung von einer Treiberleitung 18 über den leitenden, gekrümmten Teil 28 des Schleiferarms 26, der mit einem zweiten Schleiferarm 42 galvanisch verbunden ist, hergestellt. Der Schleiferarm 42 weist einen gekrümmten leitfähigen Teil 42 auf, der federnd gegen die in Fig.4 dargestellte Rückführleitung 24 drückt. Wird somit der Handgriff 39 in einem Schlitz '16 des Thermostatregiers 14 verschoben, so wird ein diskreter elektrischer Kontakt zu jeder einzelnen der Treiberleitungen 18 hergestellt wenn sie einzeln von dem Schleiferarm 26 berührt werden.

Die Treiberleiter 18 verbinden die integrierte Schaltung 10 mit der Anzeigeeinheit IZ Sie sind in einer geordneten Matrix angeordnet und in ein nicht leitendes Substrat 48 eingebettet wobei eine Hauptseitenfläche zur Berührung durch den leitenden, gekrümmten Bereich 28 des Schleiferarmes 26 freiliegt Unter »geordneter Matrix« wird hierin eine Gruppe oder eine Folge von Leitern verstanden, die in bezug aufeinander reihenartig angeordnet sind, wobei diese Reihen nicht notwendigerweise parallel sein müssen und auch nicht in einer gemeinsamen Ebene zu liegen brauchen, wobei allerdings ein räumlicher Abstand zueinander vorhanden sein muß, um jeden Leiter durch einen Schleifkontakt des Schiebeschalters unabhängig voneinander zu verbinden und wobei benachbarte Leiter hintereinander kontaktierbar sind. Die Anordnung von parallelen, koplanaren Leitern für die Haupt- oder Treiberleitungen 18 mit dazu orthogonal und koplanar angeordneten zweiten- oder Rückführleitern 24 wird bevorzugt. Diese Kombination bildet eine Schaltermatrix mit Zeilen und Spalten, die aus den Rückführleitern 24 bzw. den Treiberleitern 18 aufgebaut ist und die mit einem oder mehreren verschiebbaren Schaltern 20 zusammenarbeiten. Sie arbeiten dabei über einen Bereich mit einer Auflösung, die der Anzahl der Spalten oder Treiberleiter der Matrix entspricht und wobei die Anzahl der unabhängigen Funktionen, für die die eingegebene Information getrennt angezeigt wird, gleich der Anzahl von Zeilen oder Rückführleitern 24 in der Matrix ist.

Der Betrieb des Gerätes zur Erzeugung eines Datenwortes entsprechend der Stellung des Schiebeschalters 20 wird nun anhand der F i g. 2 und 6A bis H näher erläutert. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Treiberleiter 18 sequentiell mit einem Taktimpuls 50 beaufschlagt, der gemäß F i g. 6D eine Länge T hat, während die Impulse eines wiederholt gepulsten Signals 52 gezählt werden, die in dem Intervall auftreten, das beim Anlegen des ersten Taktimpulses 50 an den Treiberleiter 18 auftritt, der den Datenausgang 1 mit einem Flüssigkristallelement 16 der Anzeige 12 verbindet und der mit dem Anlegen eines Taktimpulses 50 an den Treiberleiter 18 endet, der von dem Schieberschalter 20 für eine bestimmte Rückführleitung 24 berührt wird.

Die Taktimpulse 50 werden von einem Taktgenerator 54 erzeugt und über eine entsprechende Anzahl von Taktleitungen 56 an die Treiberleiter 18 gelegt, wobei sie jeweils getrennt mit jeweils einem der Treiberleiter 18 verbunden sind. In dieser Ausführung liefert der Taktgenerator 54 außerdem wiederholte Impulssignale 52, die über einen Wiederholimpulsleiter 58 an alle Übertragungsgatter 60 der Anzahl K gelegt wird. Auf diese Weise werden die Impulskomponenten des Wiederholimpulssignals 52 über jedes der Übertragungsgatter 60 in einen jeweils zugeordneten Zähler 62 solange übertragen, bis ein Sperrsignal 64 über einen Speicherausgangsleiter 66 an das Übertragungsgatter gelegt wild Das Sperrsignal 64 wird von einem Zwischenspeicher 68 in Abhängigkeit vom Auftreten eines Taktimpulses 50 auf dem zugehörigen Rückführleiter 24 erzeugt. Der Zähler 62 speichert jede Impulskomponente des Wiederholimpulssignals 52, das über das Übertragungsgatter 60 während des Intervalls übertragen wird,

das mit der Anlegung eines Taktimpulses 50 an den ersten Treiberleiter 18 beginnt und mit der Anlegung des Taktimpulses an den Treiberleiter endet, der von dem Schiebeschalter 20 der jeweiligen Rückführleitung 24 berührt wird. Das Auftreten des Taktimpulses 50 auf dem Rückführleiter 24 liefert das Sperrsignal 64, welches das Weiterleiten der Impulskomponenten durch das Übertragungsgatter 60 sperrt. Das dem Zählerstand des Zählers 62 entsprechende Datenwort weist eine Anzahl von Datenbits auf, die entweder Spannungswerte von logisch 0 oder logisch 1 auf jeder der Datenbitleitungen 70A bis D des Zählers 62 darstellen. Die Ausgaben des Zählers 62 entsprechen daher in eindeutiger Weise der Anzahl der gezählten Impulskomponenten, die wiederum der Stellung des Schiebeschalters 20 auf der zugeordneten Rückführleitung 24 entspricht.

Ist die Frequenz des Wiederholimpulssignals 52 gleich der Frequenz der Taktimpulse 50, dann ist das vom Zähler 62 bestimmte Datenwort numerisch gleich der Anzahl der die Taktimpulse während des Intervalls aufnehmenden Treiberleiter. Ist andererseits die Frequenz des Wiederholimpulssignals 52 größer oder kleiner als die Frequenz, mit der die Taktimpulse angelegt werden, dann entspricht das vom Zähler 62 gelieferte Datenwort dem Verhältnis der jeweiligen Frequenzen.

In dem Ausführungsbeispiel hat ein Betätigungssignal 72 eine Amplitude fund wird von einem Dekoder 74 an bestimmte Flüssigkristallelemente 16 während eines Lasterregungsintervalls Γι gemäß F i g. 6A gelegt. Die Betätigungssignale 72 werden über eine Dekoder- und Treibereinheit 74 in ausgewählter Weise zugeführt und während des Lasterregungsintervalls Γι abwechselnd freigegeben und während eines Prüfintervalls T₂ zu Zeiten gesperrt in denen die Taktimpulse 50 angelegt werden. Das Lastintervall T\ ist vorzugsweise wesentlich länger als das Prüfintervall Γ2, das wiederum vorzugsweise wesentlich kürzer als das Abschalt-Übergangsintervall der Flüssigkristallelemente 16 ist Der Dekoder 74 wird durch ein Signal 76 freigegeben; die Freigabe des Taktimpulsgenerators 54 erfolgt durch ein Signal 78. Die Koordination des Dekoderfreigabebefehls 76 und des Taktgenerator-Freigabebefehls 78 erfolgt durch eine übliche Logikschaltung, beispielsweise einen nicht dargestellten MOS/LSI-Mikroprozessor. Das Lasterregungsintervall T\ ist beispielsweise zwei Sekunden lang, während das Taktimpulsintervall T₂ verhältnismäßig kurz ist, beispielsweise 10 000 Mikrosekunden.

Das Prüfintervall T₂ soll gegenüber dem Lasterregungsintervall Γι verhältnismäßig kurz sein, um eine Störung der optischen Darstellung der Daten in der Digitalanzeige 12 zu verhindern. Da der durch die Molekularaktivität M der Flüssigknstailelemente erzielte optische Effekt eine verhältnismäßig lange Zeitspanne nach dem Abschalten des Erregungssignals 72 andauert, scheint es, als sei die Anzeige andauernd aktiviert, obgleich die Elemente periodisch deaktiviert werdea Gemäß F i g. 6B verschwindet die molekulare Aktivität M während des Intervalls T₂ geringfügig. Die Länge Γ des Taktimpulses 50 ist wesentlich geringer als die Länge des Einschalt-Übergangsintervalls der Anzeigeelemente 16, so daß diejenigen Anzeigeelemente, die vor dem Anlegen des Taktimpulses 50 ausgeschaltet sind, in diesem Zustand verbleiben. Die Treiberleiter 18 dienen somit zur Durchführung von zwei Funktionen in zeitverzahnter Arbeitsweise: Während eines ersten Intervalls werden die Flüssigkristallelemente der Anzeigeeinheit 12 aktiviert und während des unmittelbar darauffolgenden Taktintervalls werden Taktimpulse zur Erzeugung eines digitalen Datenwortes geleitet, das der Stellung des Schiebeschalters entspricht.

Wie zuvor erwähnt, kann die Digitaldatenanzeige 12 Informationen in digitaler Form anzeigen, beispielsweise die Uhrzeit und die Temperatur. Bei der in F i g. 2 dargestellten Anordnung wird ein analoges Temperatursignal 80 von einem Analog/Digital-Wandler 84 in ein entsprechendes Digitalsignal 82 umgewandelt. Das digitale Temperatursignal 82 wird dekodiert und zur richtigen Aufnahme vom Dekoder und Treiber 74 maßstablich verändert. Es lassen sich auch andere Daten, beispielsweise die Uhrzeit, zur Anzeige an der Digitalanzeigeeinheit 12 über die Dekoder 74 eingeben.

Obgleich die vorstehende Erläuterung auf einen Schiebeschalter bezogen war, ist es klar, daß die Erfindung auch für andere Arten von Scha'teranordnungen anwendbar ist, beispielsweise auf ein Tastenfeld 103 gemäß Fig. 7, wobei die Schaltelemente 30 Berührungsschalter sind, die an den Schnittpunkten der Spalten- und Zeilenleiter 18 bzw. 24 angeschlossen sind, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Zeilen- und Spaltenleitern an jedem freiwählbaren Matrixplatz vorübergehend herzustellen. Die in F i g. 7 dargestellte Tastenfeldanordnung ist eine 5 χ 8-Matrix von Berührungspunkten, wobei abwechselnde Berührungspunkte jeder Spalte mit einem eigenen Treiberleiter 18 seriell verbunden sind. Unter benachbarten Paaren von Matrixzeilen liegen elektrisch leitfähige Streifen 104, 106, 108 und 110. Wird irgendeiner der Berührungspunkte 30 zum Schließen eines Stromkreises niedergedrückt, dann wird gleichzeitig mit dem Niederdrücken des Berührungsschalters der darunterliegende leitfähige Streifen berührt, und es wird ein Rückführsignal über den zugehörigen Leiter 24 zur integrierten Schaltung 10 zurückübertragen. Wenn dieses Rückführsignal empfangen werden soll, werden die Treibbefehle für die Flüssigkristallelemente 16 geerdet, und es wird jeder der Treiberleiter 18 auf zuvor beschriebene Weise über ein bestimmtes Prüfintervall mit Taktimpulsen versehen. In der in Fig.7 dargestellten bevorzugten Ausführung dient das an die Flüssigkristallelemente gelegte Hinterebenensignal für die Auslösung des Taktzyklus. Informationen über die Lage eines bestimmten Schaltelementes 30, das während des Prüfintervalls niedergedrückt wurde, wird durch Zählen der Anzahl der Taktimpulse geliefert, die während des Intervalls auftreten, das beim Anlegen der Taktimpulse an den ersten Treiberleiter der Matrix beginnt und beim ersten Auftreten des Taktimpulses an einem Treiberleiter endet, der über das während des Prüfintervalls niedergedrückte bewegbare Schaltelement mit dem zugehörigen Dateneingabeieiter galvanisch verbunden ist Auf diese Weise iäßt sich ein Datenwort angebea das irgendeiner Stellung jedes bewegbaren Schalters in der Matrix entspricht Wird das Tastenfeld 2 bis 3mal je Sekunde abgefragt, dann sind die Schalterstellungen Zahl für Zahl im Multiplexbetrieb verarbeitbar und für Tastenfeldanwendungsfälle, beispielsweise für Rechner, einsetzbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2

haben entgegengesetzte Phasenlage und sind so abge-

Patentansprüche: stimmt, daß Tasteneingangssignals ohne einen Verlust

an Ausgabespannung durch die Anzeigeeinrichtung er-

1 Verfahren zum Ansteuern einer Digitalanzeige, zeugt werden können.

insbesondere Flüssigkristallanzeige, und Abfragen 5 Aufgabe der Erfindung ist es, em Verfahren fur die der Schalterstellung^ einer Schaltermatrix, wobei Ermittlung der Schaltersteüungen in einer Schaltermadie Treiberleiter für die Digitalanzeige-gleichzeitig trix anzugeben.

die Spaltenleiter der Schaltermatrix sind und ab- Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einem Verfahwechselnd während eines Lastintervalls die Digital- ren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die kennanzeige angesteuert und während eines Prüfinter- io zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. valls die Schalterstellung mittels angelegter Taktim- Aus der DE-AS 24 09 170 ist ferner eine Informapulse abgefragt wird und wobei die Längen dieser tionseingabeeinrichtung mit einer Matrix aus Zeilen-Intervalle auf das Ehv/Abschaltverhaiten der Digi- und Spaltenleitungen bekannt Die Spaltenleitungen talanzeige abgestimmt sind, dadurch gekenn- sind an einen Ausgang einer Zählerschaltung angezeichnet daß vor dem Anlegen der Taktimpulse 15 schlossen. Diese Zählerschaltung ist seriell an eine wei-(50) alle Treiberleiter (18) auf eine gemeinsame tere Zählerschaltung angeschlossen, um zyklisch ange-Spannung gelegt und dann die Treiber'.eiter (18) steuert zu werden. Der durch Niederdrücken einer ausnacheinander durch einen Taktimpuls (50) abgeta- gewählten Taste festgelegte Schnittpunkt einer Zeilenstet, an alle Zeilenleiter (Rückführleitungen 24) der leitung mit einer Spaltenleitung wird dann ermittelt, in-Schaltermatrix Impulssignale (52) einer vorgegebe- 20 dem der Zählerstand des mit dieser Spaltenleitung genen Frequenz angelegt und die Impulssignale (52) koppelten Zählers und die Zählerstände der beiden Zanfür jeden Zeilenleiter (Rückführleitung 24) geson- lerschaltungen dekodiert werden, dert gezählt werden beginnend mit der Abtastung Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren des ersten Treiberleiters (18) und endend mit der näher erläutert; es zeigt ,..·,. · Abtastung des mit dem jeweiligen Zeilenleiter 25 Fig.l ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Aus-(Rückführleitung 24) zusammengeschalteten Trei- führungsbeispiels; berleiters(18). F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung von Einzel-

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- heiten das Ausführungsbeispiels;

zeichnet daß das Prüfintervall (T₂) wesentlich kürzer F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht von einem

als das Lastintervall (T₁) und das Abschalt-Über- 30 Teil eines in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel

gangsintervall der Digitalanzeige ist verwendbaren Schiebeschalters;

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Fig.4 eine Ansicht des Schiebeschalters gemäß

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an F ig. 3 in Richtung von IV-IV;

jedem Zeilenleiter (Rückführleitung 24) ein Zähler F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer elektroni-

(62) über ein Gatter (60) angeschlossen ist, das mit- 35 sehen Thermostatregeleinheit;

tels eines Speichers (68) gesperrt wird, wenn die Ab- F i g. 6A-6H verschiedene Takt- und Steuersignaltastung des mit dem jeweiligen Zeilenleiter (Rück- kurven, die von dem in den F1 g. 1 und 2 dargestellten fahrleitung 24) zusammengeschalteten Treiberlei- Gerät erzeugt werden und ein die Stellung eines Datenters (18) erfolgt eingabeschalters angebendes Datenwort liefern; und

4 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 40 F i g. 7 ein vereinfachtes Schemaschaltbild eines Tazeichnet, daß die Schaltermatrix Schiebeschalter mit stenfeldes mit Berührungsschaltern zur Eingabe von einem Schiebearm aufweist, die von einem Treiber- Daten nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, leiter (18) zu einem anderen verschiebbar sind In der nachstehenden Figurenbeschreibung sind glei-(F i g 3 und 4). ehe Teile durchwegs mit gleichen Bezugszeichen verse-

5 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 45 hen. Die einzelnen Teile sind nicht immer maßstabgezeichnet, daß die Schaltermatrix ein Tastenfeld (103) recht dargestellt, und in manchen Fällen sind Teile zur mit Berührungsschaltern aufweist. besseren Darstellung der Erfindung vergrößert gezeichnet.

Die Erfindung wird anhand einer elektronischen

50 Thermostatregeleinheit gemäß Fig.5 mit Flüssigkristallanzeige in Form von sichtbaren alphanumerischen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbe- Zeichen näher erläutert. Es wird jedoch darauf hingegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur wiesen, daß die Merkmale der Erfindung auch in VerDurchführung des Verfahrens. bindung mit jedem anderen Gerät anwendbar sind, wel-

Aus der US-PS 40 70 664 ist bereits ein derartiges 55 ches eine Anordnung von Leitern für eine Übertragung

Verfahren für ein digitales System mit einer numeri- von Betätigungssignalen an eine Last aufweist, die die

sehen Anzeige bekannt, welche eine Anzahl von Anzei- angelegten oder unterbrochenen Betätigungssignale

geelementen aufweist, die sequentiell aktiviert werden. verzögert.

Eine digitale Rechnet einheit erzeugt eine sequentielle Die Erfindung ermöglicht eine Einrichtung zur Einga-

Folge von Impulsen und von Taktsignalen, um die An- 60 be einer großen Menge von Informationen in eine inte-

zeigeelemente und um Tastenfeldeingaben in ausge- grierte Schaltung 10 (F i g. 1), die Ausgänge 1, 2,... bis

wählter Weise zu aktivieren. Während erster Taktsigna- N zum Treiben einer digitalen Anzeigeeinheit 12 auf-

Ie TH werden Stellenimpulse und Segmentimpulse von weist und eine Anzahl von Eingängen 1, 2 K zur

der digitalen Rechnereinheit an die Anzeigeeinrichtung Aufnahme von Daten besitzt, die einer einstellbaren Ingelegt Während eines zweiten Taktsignals TL werden 65 formation entsprechen, beispielsweise der Auswahl der die Stellenimpulse iedoch gesperrt und Taktimpulse Tagestemperatur, der Nachttemperatur etc. Dies dient werden dann an das' Tastenfeld gelegt, um Tastenfeld- zur Energieeinsparung beim Heizen und Kühlen eines eingangssignale zu sein. Die Taktsignale TL und TH Wohn- oder Bürohauses, indem unterschiedliche Tem-