DE3152569C2

DE3152569C2 -

Info

Publication number: DE3152569C2
Application number: DE3152569T
Authority: DE
Inventors: Clark W Sechler; Archie T Sherbert
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1990-03-29
Also published as: EP0066615A4; DE3152569T1; IT1205452B; US4358714A; GB2099643B; GB2099643A; WO1982001974A1; IT8112698A0; EP0066615A1; EP0066615B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung zur Steuerung der Dimmung einer oder mehrerer Lampen.

Bei Flugzeugen ist es wünschenswert, gleichzeitig die Helligkeit verschiedener für Mitteilungen oder für Anzeigen, z. B. Flugzeuginstrumente verwendeter Licht emittierender Geräte, wie z. B. Glühlampen oder Licht emittierende Dioden, zu steuern, und zwar zwischen maximaler Helligkeit und vollständiger Abschaltung, um sie dem Lichtpegel der Umgebung anzupassen. Bei hellem Tageslicht werden derartige Anzeigen mit maximaler Helligkeit betrieben, um sicherzustellen, daß sie leicht bemerkt werden. Bei Dunkelheit, bei einer starken Beschattung oder zur Nachtzeit ist es hingegen wünschenswert, diese Anzeigen nur mit sehr geringer Helligkeit zu betreiben.

Allgemein sind Flugzeuginstrumente zwischen eine konstante Gleichspannung von +28 Volt und Masse geschaltet. Bei vielen sich selbst versorgenden, d. h., Boden-unabhängigen Flugzeuginstrumenten sind verschiedene Steuer- und Stromversorgungsleitungen an Anschlußleisten oder Verbindungsstecker geführt; eine Seite derartiger Lampen in solchen Instrumenten ist jeweils mit einer individuellen Masseleitung verbunden, die zur Anschlußleiste oder dem Verbindungsstecker geführt ist; die andere Seite der Lampe ist innerhalb des Instrumentes mit einer Leitung verbunden, die die konstante Speisespannung führt, mit der auch noch andere Schaltelemente innerhalb des Gerätes verbunden sind. Lediglich diese eine Energieleitung, die die konstante Speisespannung führt, ist mit der Anschlußleiste oder den Verbindungsstecker zum Zwecke der Energiezufuhr verbunden. Es besteht bei Flugzeugen das starke Bedürfnis nach einer Schalteinrichtung zur gleichzeitigen Steuerung der Lichtstärken einer Vielzahl von Lampen, die zwischen der mit der Speisespannung beaufschlagten Leitung und Masse geschaltet sind, wobei der Anschluß möglichst einfach sein soll.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungseinrichtung zur Steuerung der Dimmung mehrerer Lampen zu schaffen, die zwischen die normalerweise zur Masse führende Anschlußklemme und Masse geschaltet wird und die ein möglichst lineares Verhalten zeigt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jede Lampe in Reihe mit einer Steuerschaltung zwischen einer konstanten Speisespannung und Masse geschaltet ist, daß die Steuerschaltung einen Operationsverstärker aufweist, an dessen invertierendem Eingang eine von einer Dimmschaltung erzeugte Steuerspannung anliegt, die von einem einstellbaren Potentiometer abgeleitet ist, das ebenfalls von der Speisespannung gespeist wird, und daß die Spannung an dem mit der Lampe verbundenen Ausgang der Steuerschaltung proportional der Differenz von Speise- und Steuerspannung und somit die an der Lampe anliegende Spannung proportional der Steuerspannung ist.

Aus Electronic Circuits Manual, McCraw-Hill (1971), S. 518 ist unter Verwendung eines Operationsverstärkers mit nachgeschaltetem Transistor die Schaltung eines aktiven Widerstandes bekannt, der insbesondere zur Realisierung geringer Widerstandswerte zur Reihenschaltung mit anderen Lasten dienen kann. Aus der GB-PS 14 40 319 ist zur Dimmung eine Schaltungseinrichtung bekannt, die zwischen die normalerweise zur Masse führende Anschlußklemme und Masse geschaltet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten einzigen Zeichnung erläutert.

Die Dimmschaltung 10 gibt eine Steuerspannung V _D ab, die von einer Bedienungsperson zwischen einem vorgegebenen hohen und einem vorgegebenen niedrigen Wert einstellbar ist. Diese Steuerspannung V _D gelangt an eine Vielzahl von Steuerschaltungen 12. An ihren Ausgängen geben diese Steuerschaltungen 12 jeweils eine Spannung V _C ab. Diese ist proportional zur Steuerspannung V _D an den Eingängen dieser Steuerschaltungen 12. Die Spannung V _C am Ausgang jeder dieser Steuerschaltung 12 gelangt jeweils an eine zugeordnete Anzeigeleuchte 14 im Gehäuse 16 eines Instrumentes 18.

Die Dimmschaltung 10 weist ein Potentiometer 20 mit einer Widerstandswicklung 22 auf. Das Ende ist mit einer Speiseleitung 24, die die konstante positive Speisespannung V _R führt, verbunden. Der bewegliche Kontaktarm 26 kann von der AUS-Stellung, die in der einzigen Figur gezeigt ist, in die benachbarte Stellung FULL DIMM (VOLLE ABBLENDUNG), und von dieser über eine Vielzahl von Zwischenstellungen entlang der Widerstandswicklung 22 zu einer VOLLE LEUCHTSTÄRKE Stellung FULL BRIGHT (Volle Leuchtstärke) in der der Kontaktarm 26 direkt an der Speiseleitung 24 in Verbindung steht, bewegt werden. In den Stellungen AUS und FULL DIMM steht der Kontaktarm 26 nicht mit der Widerstandswicklung 22 in Eingriff; in allen anderen Positionen ist zwischen Kontaktarm 26 und der Widerstandswicklung 22 Kontakt gegeben. Die Dimmschaltung 10 weist ferner einen Schalter 28 auf, der betriebsmäßig mit dem Kontaktarm 26 verbunden ist. Er öffnet, sobald sich der Kontaktarm 26 in Stellung AUS befindet.

Die Steuerschaltung 12 enthält einen Operationsverstärker 30, dessen Energieversorgungs-Anschlüsse zwischen der Speiseleitung, die die konstante positive Speisespannung V _R führt, und Masse geschaltet sind. Der Ausgang des Operationsverstärkers 30 ist mit der Basis eines Transistors 32 verbunden. Dieser ist mit dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und über einen Widerstand 34 mit geringem Widerstandswert an Masse verbunden. Der Widerstand 34 begrenzt den Strom durch die Lampe 14 nach Masse über den Transistor 32. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 30 ist über einen Widerstand 36 mit dem beweglichen Kontaktarm 26 der Dimmschaltung 10 und über einen weiteren Widerstand 38 mit Masse verbunden.

Die Widerstände 36 und 38 bilden einen Spannungsteiler, das zur Ableitung der Steuerspannung V _D, die an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 anliegt, dient. Damit ist gewährleistet, daß die über der Lampe 14 abfallende Spannung proportional der Steuerspannung V _D ist.

Die Spule 40 eines Relais 42 ist zwischen der Speiseleitung 24 und Masse über den Schalter 28 der Dimmschaltung 10 verbunden. Das Relais 42 hat ein Paar normalerweise offener Arbeitskontakte 44, die zwischen dem Kollektor des Transistors 32 und dem Ausgang 46′ der Steuerschaltung 12 verbunden ist. Der Ausgang 46′ steht in Verbindung mit dem Anschluß 46 einer Anschlußleiste oder eines Verbindungssteckers 48, an einem Instrumentengehäuse. Außerdem weist das Relais 42 ein Paar normalerweise geschlossene Ruhekontakte 50 zwischen dem Ausgang 46′ der Steuerschaltung 12 und Masse, auf.

Die Lampe 14 ist über einen Schalter 52 mit der Speiseleitung 24 verbunden, und zwar über eine die Anschlußklemme 54 der Anschlußleiste 48. Das Instrument 18 ist im Gehäuse 16 zwischen Anschlußklemme 34 und Anschlußklemme 56 der Anschlußleiste 48, und von dort an Masse, geschaltet.

Ein Widerstand 58 ist in Reihe zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 30 und der Basis des Transistors 32 geschaltet, um für den Transistor einen Schutz gegen Spannungsspitzen zu schaffen und um eine bessere Regelung des Eingangs des Operationsverstärkers zum Transistor zu gewährleisten.

Beim Betrieb eines Flugzeuges unter Beleuchtungsbedingungen der Umgebung, die hellem Tageslicht entsprechen, wird der Kontaktarm 26 des Regelungswiderstandes 26 in die Stellung AUS gebracht, in welcher er von der Widerstandswicklung 22 getrennt ist. Der Schalter 28 ist dann offen und das Relais 40 somit nicht erregt. Die Arbeitskontakte 44 sind auch offen und trennen somit den Transistor 32 ab; die Ruhekontakte 50 sind geschlossen und verbinden die Anschlußklemme 46 der Lampe 14 und somit auch den Ausgang 46′ der Steuerschaltung 12 direkt mit Masse, so daß die volle Speisespannung V _R an der Lampe 14 anliegt, sofern Schalter 52 geschlossen ist.

Sinkt der Lichtpegel der Umgebung ab und bringt eine Bedienungsperson den Kontaktarm 26 des Regelungswiderstandes 20 auf eine Zwischenposition, so schließt Schalter 28. Die Steuerspannung V _D vom Potentiometer 20 gelangt so über den Widerstand 36 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30, der bei Erdung des Emitters des Transistors 32 wie eine herkömmliche Stromsenke geschaltet ist. Die Elemente 30-38 sind ausgewählt, daß die Spannung V _C am Kollektor des Transistors 32 gleich der positiven Speisespannung V _R minus der Steuerspannung V _D ist. Es gilt:

V _C = V _R - V _D (1)

Wenn die Kontakte 42 geschlossen sind, ist somit die Spannung, die über der Lampe 14 auftritt, gleich der positiven Speisespannung V _R minus der Spannung V _C am Kollektor des Transistors 32. Es gilt:

V _Lampe = V _R - V _C (2)

Setzt man (2) in (1) ein, dann ergibt sich, daß die Spannung über der Lampe 14 gleich der Steuerspannung V _D, die am Potentiometer abgegriffen wird, ist.

V _Lampe = V _R - (V _R - V _D) = V _D.

Wenn der Kontaktarm 26 des Potentiometers 20 sich in einer der Zwischenstellungen befindet, und die Leitung, die die Betriebsspannung V _R an irgendeines der Relais 42 anlegt, unterbrochen ist, dann wird dieses Relais 42 entregt. Die normalerweise offenen Arbeitskontakte 44 und die normalerweise geschlossenen Ruhekontakte 50, schließen. So wird die Lampe 14, die dem Relais 42 zugeordnet ist, einerseits direkt mit der Speisespannung und andererseits mit Masse verbunden, so daß sich die maximale Lichtstärke ergibt, sofern der Schalter 52 geschlossen ist.

Wird der Kontaktarm 26 des Regelungswiderstandes 20 von einer Bedienungsperson in die Stellung FULL DIMM gebracht, dann ist der Kontaktarm 26 von der Widerstandswicklung 22 getrennt, so daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 30 über den Widerstand 38 mit Erde verbunden und der Transistor 32 somit abgeschaltet ist, so daß der Stromfluß durch die Lampe 14 auf Null reduziert wird.

Hat die Speiseleitung Spannung und wird das Relais 42 einer Steuerschaltung 12 unterbrochen, dann wird das zugeordnete Relais 42 entregt. Der normalerweise geschlossene Ruhekontakt 50 dieses Relais 42 schließt, so daß die maximale Spannung über der Lampe 14 anliegt, sofern immer der Schalter 52 geschlossen ist.

Claims

1. Dimmeinrichtung zur Steuerung der an einer oder mehreren Lampen (14) anliegenden Spannung, bei der jede Lampe (14) in Reihe mit einer Steuerschaltung (12) zwischen einer konstanten Speisespannung (V _R) und Masse geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (12) einen Operationsverstärker (30) aufweist, an dessen invertierendem Eingang eine von einer Dimmschaltung (10) erzeugte Steuerspannung (V _D) anliegt, die von einem Potentiometer (20) abgeleitet ist, das ebenfalls von der Speisespannung (V _R) gespeist wird, und daß die Spannung (V _C) an dem mit der Lampe (14) verbundenen Ausgang (46′) der Steuerschaltung (12) proportional der Differenz (V _R - V _D) von Speise- und Steuerspannung und somit die an der Lampe (14) anliegende Spannung proportional der Steuerspannung (V _D) ist.

2. Dimmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Operationsverstärkers (30) über einen Widerstand (58) mit der Basis eines Transistors (32) verbunden ist, dessen Kollektor den mit der Lampe (14) verbundenen Ausgang (46′) der Steuerschaltung (12) bildet und dessen Emitter über einen Widerstand (34) an Masse liegt, und daß der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers (30) ebenfalls mit dem Emitter des Transistors (32) verbunden ist.

3. Dimmeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerschaltung (12) ferner ein Relais (42) vorgesehen ist, dessen Spule (40) bei Betätigung des beweglichen Kontaktarms (26) des Potentiometers (20) aus seiner AUS-Stellung heraus über einen mit diesem gekoppelten Schalter (28) leitend wird und durch Schließen eines Arbeitskontaktes (44) den Ausgang des Operationsverstärkers (30) mit dem Ausgang (46′) der Steuerschaltung (12) verbindet und ihn (46) dabei durch gleichzeitiges Öffnen eines Ruhekontaktes (50) von Masse trennt.

4. Dimmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner zwischen jeder Lampe (14) und der Speisespannung (V _R) ein EIN/AUS-Schalter (52) vorgesehen ist.