DE3117394A1

DE3117394A1 - Schaltungsanordnung fuer eine fluoreszenz-anzeige

Info

Publication number: DE3117394A1
Application number: DE19813117394
Authority: DE
Inventors: Erich Ing.(grad.) 3406 Bovenden Knothe; Franz-Josef Ing.(grad.) 3414 Hardegsen Melcher; Christian Ing.(grad.) 3400 Götingen Oldendorf
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1981-05-02
Filing date: 1981-05-02
Publication date: 1982-11-18
Also published as: CH657223A5; US4472660A; GB2097983A; JPS57186795A; DE3117394C2; GB2097983B

Description

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Fluoreszenz-Anzeige, die einen wechselspannungsgespeisten Heizfaden, mehrere, den verschiedenen Anzeige-Stellen zugeordnete Gitter und aus Segmenten aufgebaute Anzeigeelemente enthält, mit einer Gleichspannungsquelle, die eine Spannung zwischen dem Heizfaden als Kathode und den Anzeigeelementen als Anode erzeugt und mit einer Treiber-Schaltung, deren Auftastausgänge mit den einzelnen Gittern der Fluoreszenz-Anzeige verbunden sind.

Eine übliche Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 gezeigt. Die Fluoreszenz-Anzeige ist aus einem langgestreckten, evakuierten Glaskörper 1 aufgebaut, in dem sich ein Heizfaden 2 befindet, der von einer Wechselspannungsquelle 5 gespeist wird. Dem Heizfaden 2 gegenüber liegen Anzeigeelemente 3 a...3 h, die Beispielsweise als 7-Segment-Anzeigen aufgebaut sind und von denen in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nur jeweils ein Segment gezeichnet ist. Weiter ist jeder Stelle der Fluoreszenz-Anzeige ein Gitter 4 a...4 h zugeordnet. Die Gleichspannungsquelle 7 zur Versorgung der Fluoreszenz-Anzeige ist mit ihrem negativen Pol mit einer Mittelanzapfung 8 der Heizspannungsquelle 5 verbunden und gibt damit dem Heizfaden 2 als Kathode eine negative Vorspannung. Der positive Pol der Gleichspannungsquelle 7 ist über die Treiber-Schaltung 9 mit denjenigen Anzeigeelementen 3 a.».3 h verbunden, die gerade zum Leuchten angeregt werden sollen. Die Treiber-Schaltung 9 steuert weiterhin über ihre Auftastausgänge 8 die einzelnen Gitter 4 a...4 h und bestimmt so die Stelle, die gerade zur Anzeige kommen soll. Die Gleichspannungsquelle 7 liefert üblicherweise etwa 50 Volt, während die Heiz-Wechselspannung im Bereich von 5 Volt liegt.

Die Wechselspannung U„ zur Speisung des Heizfadens 2 addiert sich bei dieser Schaltung zur Spannung U^ der Spannungsquelle 7, so daß die Kathoden/Anoden-Spannung U«« bei den mittleren Stellen der Anzeige konstant ist, während sie bei den äußeren Stellen der Anzeige im 50 Hz-Rhythmus schwankt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Für das Anzeigeelement 3 d zum Beispiel liegt die Spannungsschwankung des zugehörigen Heizfadenbereiches in der gezeichneten Geometrie zwischen 0 und 1/4 der Heizspannung Uj,, im Mittel also bei 1/8 der Heizspannung. Für das Anzeigeelement 3 a liegt demgegenüber in der gezeichneten. Geometrie die Spannungsschwankung des zugehörigen Heizfadsnbersiches zwischen 3/4 und 4/4 der Heizspannung, im Mittel also bei-7/8 der Heizspannung.

Damit diese Schwankungen in der Kathode/Anode-Spannung nicht zu einer sichtbaren Schwankung der Helligkeit der Anzeige führen, ist es üblich, die Multiplexfrequenz der Anzeige größer als 100 Hz zu wählen, da dann die Helligkeitsschwankungen so schnell sind, daß sie vom menschlichen Auge nicht mehr wahrgenommen werden.

Muß jedoch - beispielsweise aufgrund des Programmablaufs im Mikroprozessor, in dem die ' Treiber-rSchaltung für die Anzeige meist integriert ist - die Multiplexfrequenz in die Größenordnung von 50 Hz gelegt werden, so ergeben -sich bei dieser üblichen Schaltung Helligkeitsschwankungen mit der Differenzfrequenz zwischen der 50 Hz-Heizfadenspannung und der Mul'tiplexfrequenz (Schwebung), die deutlich sichtbar sind.

Um diese Helligkeitsschwankungen zu vermeiden, könnte z.B. die Frequenz der Heizfadenspannung verändert werden, beispielsweise auf 0 Hz (Gleichstromspeisung) oder auf ca. 20 kHz. Die Gleichstromspeisung des Heizfadens führt aber dazu, daß die Kathoden/ Anoden-Spannung von einem zum anderen Ende der Anzeige abfällt,

so daß sich normalerweise ein entsprechender Helligkeitsabfall ergibt. Dieser Helligkeitsabfall müßte z.B. durch einen
leicht schräg verlaufenden Heizfaden konstruktiv kompensiert
werden. Dies führt jedoch zu Mehrkosten, die besonders bei
kleineren Stückzahlen erheblich sind. Eine Erhöhung der Frequenz der Heiz-Wechselspannung, beispielsweise durch den Einsatz von Sperrschwingern, erfordert einen hohen Schaltungsaufwand für
den Ferritübertrager, die Transistoren zum Schalten der verhältnismäßig großen Ströme und für Kondensatoren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache, kostengünstige Schaltungsanordnung anzugeben, die trotz 50 Hz-Speisung des
Heizfadens und einer Multiplexfrequenz in der Größenordnung von 5G Hz sichtbare Schwankungen der Anzeigehelligkeit verhindert.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Schaltungsmittel vorhanden sind, die die Wechselspannung zur Speisung des Heizfadens in mehrere Stufen unterteilen und daß Schaltmittel vorhanden sind, die von den Auftastausgängen der Treiberschaltung angesteuert werden und den negativen Pol der angegebenen Gleichspannungsquelle mit einer der Zwischenstufen der Heiz-Wechselspannung verbinden. Dabei werden diese Schaltmittel so von den Ausgängen der Treiber-Schaltung angesteuert, daß die Kathoden/ Anoden-Spannung an der gerade., hellgetasteten Stelle der Anzeige sich möglichst wenig von ihrem Sollwert unterscheidet.

Die Schaltungsmittül zjjf Unterteilung der Heiz-Wechselspannung können in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen Ohm'schen Spannungsteiler umfassen.

Wirddie Heiz-Wechselspannung am Transformator entnommen, könnsn in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung die Schaltungsraittel zur Unterteilung der Heiz-Wechselspannung mehrere Abgriffe der Transformator-Wicklung umfassen.

Die Schaltmittel, die von den Austastausgängen der Treiber-Schaltung angesteuert werden und den negativen Pol der angegebenen Gleichspannungsquelle mit einer der Zwischenstufen der Heiz-Wechselspannung verbinden, werden zweckmäßigerweise durch Transistoren realisiert. An diese .Transistoren werden keine großen Anforderungen gestellt, da sie nur den kleinen Kathodenstrom und nicht den sehr viel größeren Heizstrom schalten müssen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 3 bis 5 beschriebenj die Fig. 1 und 2 wurden schon bei der Darlegung des Standes der Technik beschrieben. Die einzelnen Fig. zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für eine Fluoreszenz-Anzeige gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 die Spannungsschwankungen zwischen Kathode und Anode bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit Ohm'schen Spannungsteiler,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit induktivem Spannungsteiler und

Fig. 5 die Spannungsschwankungen zwischen Kathode und Anode bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 oder 4.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 besteht aus der Fluoreszenz Anzeige 1 mit dem Heizfaden 2, den Anzeigeelementen 3 a...3 h und den Gittern 4 a...4 h. An die Heiz-Wechselspannungsquelle ist neben dem Heizfaden ein Ohm'scher Spannungsteiler, gebildet aus den Widerständen 11 bis 14, angeschlossen. Der Widerstandswert dar einzelnen Widerstände 11 bis 14 ist gleich, die Heizspannung wird also in vier gleiche Stufen unterteilt.

Die Gleichsapnnungsquelle 7 zur Versorgung der Fluoreszenz-Anzeige ist mit ihrem positiven Pol über die Treiber-Schaltung 9 mit denjenigen Segmenten der Anzeigeelernente 3 a...3 h, die gerade leuchten sollen* verbunden. Der negative Pol wird über einen der Transistoren 15...19 mit einem der beiden Enden oder einem der Zwischenabgriffe des Spannungsteilers 11...14 verbunden. Wird z.B. das ganz links befindliche Anzeigeelement 3 a angesteuert, so erhält das GittBr 4 a über die zugehörige Auftastleitung θ a eine positive Spannung, wodurch über den Entkoppelwiderstand 20 a gleichzeitig der Transistor 15 geöffnet wird. Die anderen Transistoren 16 bis 19 bleiben geschlossen. Dadurch erhalt das linke Ende des Heizfadens das Sollpotential gegenüber der Anode. Wird anschließend das zweite Anzeigeelement 3 b angesteuert, so erhalt das Gitter 4 b über die zugehörige Auftastleitung ß b eine positive Spannung, wodurch nun über den Entkoppelwiderstand 20 b der Transistor 16 geöffnet wird. Dadurch erhält der Heizfaden in der Mitte zwischen dem Anzeigeelement 3 b und dem Anzeigeelement 3 c das Sollpotential gegenüber der Anode. Die Ansteuerung der anderen Stellen der Anzeige verläuft entsprechend. In Fig. 5 sind die dadurch erzielten geringen Schwankungen der Kathoden/Anoden-Spannung U._K aufgetragen Für alle Anzeigeelemente 3 a...3 h liegt die Spannungsschwankung des zugehörigen Heizfadenbsreiches während der Ansteuerung dieser Stelle zwischen 0 und 1/4 der Heizspannung IJ,,, im Mittel also bei 1/8 der Heizspannung. Dies bedeutet für die äußersten Stellen gegenüber der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 gemäß dem Stand der Technik eine Verbesserung um den Faktor 7. Diese Verbesserung reicht erfahrungsgemäß aus, um die Helligkeitsschwankungsn unter die Sichtbarkeitsgrenze zu drücken. Sollte dies in Ausnahmefällen nicht der Fall sein, so kann durch etwas höheren Aufwand, nämlich durch feinere Unterteilung des Spannungsteilers 11...14 und weitere Schalttransistoren, eine noch bessere Konstanz der Kathoden/Anoden-Spannung erreicht werden.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausgestaltung der Schaltungsanordnung. Sie unterscheidet sich von Fig. -3 darin, daß der Ohm'sche Spannungsteiler durch einen induktiven Spannungsteiler ersetzt ist. Wird die Heiz-Wechselspannung nämlich einem Transformator 21 entnommen, so läßt sich eine induktive Spannungsteilung sehr einfach durch Abgriffe 22·..24 an der Transformator-Wicklung verwirklichen, ohne daß zusätzliche Bauelemente benötigt werden. In den anderen Details entspricht die Schaltungsanordnung in Fig. 4 der Schaltungsanordnung in Fig. 3, so daß auf eine nachmalige Erläuterung dieser Details verzichtet werden kann. Genauso gilt die in Fig. 5 dargestellte Spannungsverteilung auch für die Schaltung nach Fig. 4.

Schaltungsanordnung für eine Fluoreszenz-Anzeige

Zusammenfassung:

Wird bei üblichen Fluoreszenz-Anzeigen der Heizfaden mit 50 Hz Wechselstrom gespeist und liegt die Multiplexfrequenz der Anzeige ebenfalls im Bersich von 50 Hz, so treten Helligkeitsschwankungen mit der Differenzfrequenz auf·· Um diesen störenden Effekt mit einfachen Mitteln zu vermeiden, wird eine Schaltungsanordnung (Fig. 3) angegeben, die die Heiz-Wechselspannung in mehrere Stufen unterteilt und die den negativen Pol der Versorgungsspannung der Fluoreszenz-Anzeige in Abhängigkeit von der gerade hellgetasteten Anzeige-Stelle mit einer dieser Zwischenstufen der Heiz-Wechselspannung verbindet.

L θ e"r s"e i t e

Claims

3117334

Sartorius GmbH AKTE SW Θ102

Weender Landstraße 94-108 ^:
Göttingen

Schaltungsanordnung für eine Fluoreszenz-Anzeige

Ansprüche

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Fluoreszenz-Anzeige, die einen wechselspannungsgespeisten Heizfaden, mehrere, den verschiedenen Anzeige-Stellen zugeordnete Gitter und aus Segmenten aufgebaute Anzeigeelemente enthält, mit einer Gleichspannungsquelle, die eine Spannung zwischen

'JO dem Heizfaden als Kathode und den Anzeigeelementen als Anode erzeugt,

und mit einer Treiber-Schaltung, deren Auftastausgänge mit den einzelnen Gittern der Fluoreszenz-Anzeige verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

daß Schaltungsmittel (11...14, 22...24} vorhanden sind, die die Wechselspannung zur Speisung des Heizfadens (2) in mehrere Stufen unterteilen und daß Schaltmittel (15...19) vorhanden sind, die von den Auftas-auagängen (8 a...8 h) der Treiber-Schaltung (9) angesteuert werden und den negativen Pol der angegebenen Gleichspannungsquelle (7) mit einer der Zwischenstufe der Heiz-Wechselspannung verbinden.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel zur Unterteilung der Heiz-Wechselspannung einen Ohm'schen Spannungsteiler (11...14) umfassen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz-Wechselspannung einen Transformator C21) entnommen wird und daß die Schaltungsmittel zur Unterteilung der Heiz-Wechselspannung mehrere Abgriffe [22...24) der Transformator-Wicklung umfassen.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel, die von den Austastausgängen der Treiber-Schaltung angesteuert werden und den negativen Pol der angegebenen Gleichspannungsquelle mit einer der Zwischenstufen der Heiz-Wechselspannung verbinden, durch Transistoren realisiert sind.

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