DE3601119C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Anzeigeanordnung ist aus der DE 29 10 290 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung besteht die Anzeigeeinrichtung aus einem Vakuumanzeigesystem aus mehreren Vakuumröhren in Form von Trioden mit jeweils einem Kathodenfaden, jeweils einer Vielzahl von einzelne Anzeigeelemente bildenden Anodensegmenten und jeweils einem zwischen den Anodensegmenten und dem Kathodenfaden angeordneten Steuergitter, wobei der Kathodenfaden zur Vermeidung von wahrnehmbaren Intensitätsunterschieden in den Anzeigeelementen durch eine Wechselspannung als Stromversorgung aufgeheizt wird. Die Treiberspannung wird von der Treiberspannungsabgabeeinrichtung an das Steuergitter abgegeben.

Wenn bei dieser Anordnung die Treiberspannung und die Wechselspannung nicht synchron sind treten Schwebungsfrequenzen auf, die ein Flackern in den Anzeigeelementen hervorrufen, wobei auch statische Intensitätsänderungen von Ziffer zu Ziffer auftreten können. Zur Eliminierung eines solchen Flackerns ist eine Schaltung zur Steuerung der Zuführung von Heizleistung zum Vakuumanzeigesystem während des sequentiellen Leuchtens der Elemente vorgesehen.

Im allgemeinen enthalten elektrische Haushaltsgeräte, wie Mikrowellenöfen, Anzeigeeinrichtungen, die beispielsweise die noch verbleibende Kochzeit oder die Temperatur des Nahrungsmittels während des Kochvorgangs anzeigen. Diese Anzeigeeinrichtungen sind mit einer Anzahl von Anzeigeelementen versehen, deren jedes durch eine Segmentanordnung mit Hilfe von Leuchtdioden gebildet ist. Die Ansteuerung der Anzeigeelemente kann im Multiplexbetrieb erfolgen, so daß die Anzahl der Signalleitungen zwischen dem jeweiligen Anzeigeelement und einer Steuerspannungsquelle vermindert werden kann. Verschiedene Arten der vorstehend beschriebenen bekannten Anzeigeeinrichtung werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 im einzeln erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Anzeigeanordnung vom statischen Ansteuerungstyp. Eine Anzeigeeinrichtung 1 umfaßt dabei Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4, deren jedes aus Leuchtdioden aufgebaut ist. Jeder der Anschlüsse (Ziffernanschlüsse) der einzelnen Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 ist mit der Sekundärseite eines Transformators 3 über parallelgeschaltete Dioden 5 und 7 verbunden. Die anderen Anschlüsse (Segmentanschlüsse) der betreffenden Anzeigeelemente sind individuell mit einem Mikrocomputer 9 verbunden. Ein Eingang des Mikrocomputers 9 ist mit einem Mittelabgriff 1 des Transformators 3 verbunden, dessen Primärseite mit einer Netz-Spannungsquelle 13 verbunden ist. Die Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 werden durch den Mikrocomputer 9 sequentiell ein- und ausgeschaltet. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß den Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 der Reihe nach eine vorgeschriebene Gleichspannung zugeführt wird, die dadurch erzeugt wird, daß die Netzspannung der Spannungsquelle 13 transformiert und einer Vollweggleichrichtung unterzogen wird.

Fig. 2 zeigt eine Anzeigeanordnung vom Duplex-Ansteuerungstyp, bei der die einen Anschlüsse (Ziffernanschlüsse) der einzelnen Anzeigeelemente D1 und D3 parallel miteinander verbunden sind und bei der der Verbindungspunkt 15a dieser Verbindung mit einem der Anschlüsse auf der Sekundärseite des Transformators 3 über eine Diode 5 verbunden ist. Die einen Anschlüsse (Ziffernanschlüsse) der einzelnen Anzeigeelemente D2 und D4 sind ebenfalls parallel miteinander verbunden, und der gemeinsame Verbindungspunkt 15b dieser Verbindung ist über eine Diode 7 mit dem anderen Anschluß der Sekundärseite des Transformators 3 verbunden. Die anderen Anschlüsse (Segmentanschlüsse) des Anzeigeelements D1 sind mit den entsprechenden Anschlüssen des Anzeigeelements D2 parallelgeschaltet, und die einzelnen Verbindungspunkte sind mit dem Mikrocomputer 9 verbunden. In derselben Weise sind die entsprechenden anderen Anschlüsse (Segmentanschlüsse) der Anzeigeelemente D3 und D4 parallel miteinander verbunden, und der jeweilige Verbindungspunkt ist individuell mit dem Mikrocomputer 9 verbunden. Demgemäß wird die über die Diode 5 erhaltene positive Halbwellenspannung der Spannungsquelle 13 den Anzeigeelementen D1 und D3 zugeführt, und die über die Diode 7 erhaltene negative Halbwellenspannung der betreffenden Spannungsquelle wird den Anzeigeelementen D2 und D4 zugeführt. Der Betrieb der Anzeigeelemente D1 und D3 und der Betrieb der Anzeigeelemente D2 und D4 wird parallel durch den Mikrocomputer 9 ausgeführt.

Bei der zuvor beschriebenen Anzeigeanordnung tritt jedoch ein Nachteil dadurch auf, daß die Brummspannungs- bzw. Welligkeitskomponenten in der Spannung der Netzspannungsquelle 13 ein Flimmern der Anzeige der Anzeigeeinrichtung 1 hervorrufen und deren Anzeige beeinträchtigen.

Um den vorstehend aufgezeigten Mangel bei einer Anzeigeanordnung vom dynamischen Ansteuerungs-(Multiplex)-Typ zu beheben, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht worden ist, wird die Betriebsspannung für die Anzeigeeinrichtung 1 von einer stabilisierten Gleichspannungsquelle 17 erhalten. In Fig. 3 ist eine Reihe von Anschlüssen der einzelnen Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 über einen Zifferntreiber 18 mit dem Mikrocomputer 9 verbunden, und andere entsprechende Reihen von Anschlüssen für die Anzeigeelemente sind parallelgeschaltet, wobei die individuellen Verbindungspunkte über einen Segmenttreiber 19 mit dem Mikrocomputer 9 verbunden sind. Die eine stabilisierte Gleichspannung durch Gleichrichtung und Regelung der Netzspannung liefernde Gleichspannungsquelle 17 ist zwischen dem Zifferntreiber 18 und dem Segmenttreiber 19 angeschlossen. Da Brummspannungs- bzw. Welligkeitskomponenten in der Netzspannung eliminiert werden können, ist es mit Hilfe dieser Anordnung möglich, eine stabile Anzeige zu erzielen.

Die eine stabilisierte Gleichspannung liefernde Gleichspannungsquelle, durch die ein Flimmern der Anzeige vermieden wird, bringt jedoch einige neue Probleme mit sich, und zwar dadurch, daß die Schaltungsanordnung kompliziert wird und daß die Herstellkosten steigen. Darüber hinaus ist ferner ein Problem stärkerer Leistungsverluste in der stabilisierten Gleichspannungsquelle vorhanden.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß aus BRYANT, John. u. a.: "Microcomputer Takes Direct Control of Fluorescents or LEDs" in US-Z Electronic Design, 28. Mai 1981, Seiten 107-110 hervorgeht, wie ein für Anzeigesteuerungen vorgesehener Mikrocomputerbaustein mit einem Nulldurchgangsdetektor die Einschaltzeiten der Anzeige abhängig vom Nulldurchgang der Netzspannung beliebig steuern kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine stabile und flimmerfreie Anzeige auch bei Verwendung einer pulsierenden Gleichspannung als Stromversorgung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 und 3 hervor.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung mit den ihr anhaftenden Merkmalen und Vorteilen nachstehend im einzelnen näher erläutert.

Fig. 1 bis 3 zeigen in Blockdiagrammen konventionelle Anzeigeeinrichtungen.

Fig. 4 zeigt in einem Schaltungsdiagramm eine Anzeigeanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt in einem schematischen Schaltungsdiagramm die in Fig. 4 dargestellten Anzeigeelemente.

Fig. 6 veranschaulicht in einem Zeitdiagramm die Signale, die von der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung erzeugt werden.

Fig. 7 veranschaulicht in einem Zeitdiagramm eine Modifikation einer Ausführungsform der Erfindung.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Eine Gesamtschaltung der Anzeigeanordnung gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt. Eine Gleichrichtungsschaltung 20 ist über einen Transformator 24 an einer Netzspannungsquelle 22 angeschlossen. Die Gleichrichtungsschaltung 20 enthält vier Brückendioden 26 und einen Glättungskondensator 28. Der Ausgang der Gleichrichtungsschaltung 20 ist über eine Spannungsstabilisierungsschaltung 32 mit einer Phasendetektorschaltung 30 verbunden. Die Spannungsstabilisierungsschaltung 32 enthält einen Transistor 34 vom npn-Typ, der mit einem Kollektor am Ausgang der Gleichrichtungsschaltung 20 angeschlossen ist, der mit einem Emitter an der Phasendetektorschaltung 30 angeschlossen ist und der mit einer Basis über eine ZENER-Diode 36 an Masse bzw. auf Erde liegt. Außerdem sind der Kollektor und die Basis des Transistors 34 über einen Widerstand 38 verbunden. Die Phasendetektorschaltung 30 enthält einen Transistor 40 vom npn-Typ. Der Kollektor des Transistors 40 ist über einen Widerstand 46 mit dem Emitter des Transistors 34 und dem Spannungseingangsanschluß 42 eines Mikrocomputers 44 (Ansteuerschaltung) verbunden. Das andere Ende des Widerstands 46 ist mit dem Eingangsanschluß 48 des Mikrocomputers 44 verbunden. Die Basis des Transistors 40 ist mit der Sekundärseite des Transformators 24 über einen Widerstand 50 verbunden; der Emitter des Transistors 40 liegt an Erde bzw. Masse. Damit gibt die Phasendetektorschaltung 30 ein der Phase der Spannung der Netzspannungsquelle 22 entsprechendes Impulssignal ab.

Eine Anzeigeeinrichtung 52 umfaßt eine Vielzahl von Anzeigeelementen, beispielsweise vier Anzeigeelemente (D1, D2, D3 und D4) deren jedes aus sieben Leuchtdioden (a, b, c, d, e, f und g) besteht, die in einer Segmentformation angeordnet sind, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Demgemäß zeigt die Anzeige mit den vier Anzeigeelementen eine vierziffrige Zahl an. Entsprechende Leuchtdioden unter den Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 sind parallel miteinander verbunden. Jeder der Segmentanschlüsse 54, die mit den Leuchtdioden a, b, c, d, e, f und g sämtlicher Anzeigeelemente verbunden sind, ist ferner mit einem entsprechenden Ausgang der Segmentsignalausgänge 56 des Mikrocomputers 44 über eine Segmenttreiberschaltung 58 verbunden. Die Ziffernsignalanschlüsse 60 der Anzeigeeinrichtung 52 sind mit individuellen Ziffernsignalausgängen 62 des Mikrocomputers 44 über eine Zifferntreiberschaltung 64 verbunden. Die Zifferntreiberschaltung 64 weist vier Transistoren 66, 68, 70 und 72 vom pnp-Typ auf, und zwar entsprechend den individuellen Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4. Jeder der Ziffernsignalanschlüsse 60, der mit jeweils einem der einzelnen Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 verbunden ist, ist über die Kollektor-Emitter-Strecke jeweils eines der Transistoren 66, 68, 70 und 72 gemeinsam mit dem Mittelabgriff 74 der Sekundärseite des Transformators 24 verbunden. Die Basen der Transistoren 66, 68, 70 und 72 sind jeweils mit entsprechenden Ziffernsignalausgängen 62 des Mikrocomputers 44 über einelne Widerstände 76, 78, 80 bzw. 82 verbunden. Der Mikrocomputer 44 bewirkt, daß die Zifferntreiberschaltung 64 Impulssignale abgibt, die mit der Phase der Spannung der Netzspannungsquelle 22 synchronisiert sind; diese Impulssignale werden nacheinander von den Ausgängen des Mikrocomputers (Kollektoren der einzelnen Transistoren 66, 68, 70 und 72) abgegeben.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 erläutert werden. Wenn die Netzspannungsquelle 22 eingeschaltet ist, erhält der Eingang 48 des Mikrocomputers 44 von der Phasendetektorschaltung 30 ein Impulssignal, welches mit der Phase der Spannung der Netzspannungsquelle 22 synchronisiert ist, wie dies Fig. 6 veranschaulicht.

Der Mikrocomputer 44 ermittelt die Phase der Spannung der Netzspannungsquelle 22 auf der Grundlage des Impulssignals. Sodann gibt der Mikrocomputer 44 Segmentsignale ab, und zwar entsprechend einer bestimmten numerischen Information, die anzuzeigen ist. Diese Segmentsignale gibt der Mikrocomputer von seinen Segmentsignalausgängen 56 ab. Zur gleichen Zeit beginnt der Mikrocomputer 44, sein Ziffernsignal SD1, SD2, SD3 und SD4 sequentiell auf logisch 0 zu setzen, und zwar in Synchronismus mit einer Zeitsteuerung, bei der die Phase der Spannung der Netzspannungsquelle 22 zu Null wird, wie dies Fig. 6 zeigt. Wenn das Ziffernsignal SD1 zu logisch 0 wird, dann ist der Transistor 66 der Zifferntreiberschaltung 64 eingeschaltet bzw. leitend, und die durch den Transformator 24 erzeugte Anzeigeeinrichtungs-Treiberspannungskomponente S1 wird dem Anzeigeelement D1 zugeführt. Wenn beispielsweise die von den Segmentsignalausgängen a, b und c des Mikrocomputers 44 gelieferten Segmentsignale den Leuchtdioden a, b und c zugeführt werden, dann zeigt das Anzeigeelement D1 eine 7 an. In derselben Art und Weise wird dann, wenn das Ziffernsignal SD2 zu Null wird, die Anzeigeeinrichtungs-Treiberspannungskomponente S2 dem Anzeigeelement D2 über den Transistor 68 zugeführt. Somit werden die Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 der Reihe nach ansgesteuert, und die Anzeige der bestimmten numerischen Information erfolgt durch die Anzeigeeinrichtung 52. In diesem Falle wird ein Abtastzyklus für die Ansteuerung der Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 in einem Phasenwinkel von π/2 rad der Netzwechselspannung ausgeführt, wie dies Fig. 6 veranschaulicht.

Die nachstehende Tabelle I veranschaulicht den Vergleich der individuellen Anzeigetreiberspannungen (entsprechend den Größen bzw. Werten des Stromflusses), die den Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 zugeführt werden, während die entsprechenden Ziffernsignale SD1, SD2, SD3 und SD4 auf logisch Null-Potential liegen. Die den Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 zugeführten Spannungskomponenten sind durch die individuellen Wellenbereiche der Anzeigeeinrichtungs-Treiberspannung gegeben.

Anzeigeelement
Gesamtbetrag der zugeführten Spannungskomponenten
D1|S1+S5=0,459
D2	S2+S6=0,541
D3	S3+S7=0,541
D4	S4+S8=0,459

Die einzelnen Bereiche der Anzeigeeinrichtungs-Treiberspannung werden nach dem nachstehend angegebenen Ausdruck berechnet, und der Maximalwert der Anzeigeeinrichtungs-Treiberspannung wird auf 1 normiert. (n ist die Anzahl der Ziffern, k ist eine ganze Zahl (1, 2, . . .) und x kann im Bereich von 0 und 2π liegen):

Wie aus Tabelle 1 verständlich sein dürfte, sind die den Anzeigeelementen D2 und D3 zugeführten Spannungen beim Maximum, und die den Anzeigeelementen D1 und D4 zugeführten Spannungen sind beim Minimum, wobei das Verhältnis zwischen Maximal- und Minimalwerten 0,541/0,549=1,18 beträgt. Damit ist es möglich, das Verhältnis zwischen diesen Werten zu minimieren. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Differenz zwischen den den einzelnen Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 zugeführten Spannungskomponenten minimiert werden kann. Dadurch ist ein Flimmern der Anzeige der Anzeigeeinrichtung 52 sogar in dem Fall vermieden, daß Schwankungen der zugeführten Spannungen infolge von Welligkeitskomponenten in der Netzspannungsquelle während einer Halbwellenperiode dieser Spannung auftreten würden. Bei dieser Ausführungsform ist der Schaltungsaufbau einfacher als der des herkömmlichen Schaltungstyps, dem eine stabilisierte Gleichspannung zugeführt wird, wie dies Fig. 3 veranschaulicht. Damit können verminderte Kosten und verminderte Leistungsverluste aufrecht erhalten werden.

Obwohl ein Anzeigezyklus zur Ansteuerung bzw. Treiben der Anzeigeelemente D1, D2, D3 und D4 in π/2 rad bei dieser Ausführungsform ausgeführt wird, kann er jedoch ebenso in einem ganzzahligen Vielfachen von π/2 rad ausgeführt werden, wie beispielsweise in 3π/2 rad, wie dies Fig. 7 veranschaulicht. In diesem Falle kann außerdem das Verhältnis zwischen den Maximal- und Minimalwerten der den Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 zugeführten Spannung minimiert werden, d. h. auf 1,542/1,459=1,06.

Darüber hinaus verwendet die oben beschriebene Ausführungsform vier Anzeigeelemente. Es ist auch möglich, fünf Elemente zu verwenden. Die nachstehende Tabelle II veranschaulicht die Größe bzw. den Wert der einzelnen Spannungen, die den fünf Anzeigeelementen D1, D2, D3, D4 und D5 zugeführt werden, wobei die Veranschaulichung in derselben Weise erfolgt wie in Tabelle I.

Anzeigeelement
Gesamtbetrag der zugeführten Spannungskomponenten
D1|S1+S6=0,358
D2	S2+S7=0,421
D3	S3+S8=0,378
D4	S4+S9=0,421
D5	S5+S10=0,358

Wie aus der Tabelle II verständlich sein dürfte, beträgt das Verhältnis zwischen den Maximal- und Minimalwerten 0,421/0,358=1,176.

Die nachstehende Tabelle III veranschaulicht zum Verständnis der vorliegenden Erfindung den Wert der einzelnen Spannungen, die vier Anzeigeelementen D1, D2, D3 und D4 zugeführt werden, wenn ein Abtastzyklus sich über π/2 Radianten hinaus erstreckt, der Beginn des Zyklus jedoch um π/16 rad von einem Punkt aus versetzt ist, an dem die Wechselspannung eine Null-Amplitude aufweist.

Anzeigeelement
Gesamtbetrag der zugeführten Spannungskomponenten
D1|S1+S5=0,510
D2	S2+S6=0,553
D3	S3+S7=0,510
D4	S4+S8=0,394

Wie aus der Tabelle III ersichtlich ist, liegt das Verhältnis zwischen den Maximal- und Minimalwerten bei 0,553/0,394=1,40. Wenn das Verhältnis zwischen den betreffenden Werten groß ist, d. h. 1,40 (in diesem Falle) beträgt, dann wird in dem Fall, daß Spannungsschwankungen in der den Anzeigeelementen zugeführten Spannung während einer Halbwellenperiode auftreten, die Flimmererscheinung bei der Anzeige der Anzeigeeinrichtung infolge der erhöhten Differenz zwischen den Spannungen auftreten, welche den einzelnen Anzeigeelementen zugeführt werden.

Zusammenfassend zeigt sich somit, daß die vorliegende Erfindung die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine verbesserte Anzeigeanordnung bzw. Anzeigeeinrichtung liefert, die eine stabile Anzeige sogar dann zu erzielen imstande ist, wenn Schwankungen der den einzelnen Anzeigeelementen zugeführten Spannungen während eines Anzeigebetriebs auftreten.

Claims (3)

1. Anzeigeanordnung mit einer eine Vielzahl von Anzeigeelementen umfassenden Anzeigeeinrichtung für eine Informationsanzeige und mit einer Treiberspannungsabgabeeinrichtung, die selektiv und sequentiell eine Treiberspannung an die einzelnen Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung abgibt, wobei die Anzeigeelemente mehrere Ziffern mit mehreren Segmenten bilden, die im Multiplexbetrieb von einer Treibersteuereinrichtung angesteuert werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) zur Stromversorgung der Anzeigeelemente (a bis g, D1 bis D4) wird eine gleichgerichtete, ungesiebte Netzwechselspannung verwendet,
• b) eine Phasendetektorschaltung (30) detektiert periodisch einen Bezugspunkt im zeitlichen Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung,
• c) die Treibersteuereinrichtung (44) steuert die Treiberspannungsabgabeeinrichtung (64) abhängig vom Ausgangssignal der Phasendetektorschaltung (30) derart, daß die einzelnen Ziffern (D1 bis D4) jeweils während eines ganzzahligen Vielfachen eines Viertels (n · π/2) der Wechselspannungsperiode (2π) nacheinander an die gleichgerichtete Wechselspannung angelegt werden,
• d) die Anlegezeiträume (S1 bis S8; S1 bis S10) sind so gewählt, daß sich für jede Ziffer (D1 bis D4) trotz der unterschiedlichen Höhe der angelegten gleichgerichteten Netzwechselspannung eine annähernd gleiche effektive Betriebsspannung über mehrere Anzeigeperioden (n · π/2) ergibt.

2. Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibersteuereinrichtung (44) auf der Grundlage des Phasensignals von der Phasendetektoreinrichtung (30) her die Spannungsabfolge im Synchronismus mit einer Zeitsteuerung einleitet, bei der die Amplitude der Netzwechselspannung null ist.

3. Anzeigeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (52) eine Leuchtdioden-Anzeige ist.