DE3629884A1 - Anzeigetafel mit aktiven displays im wechselspannungsbetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigetafel, Großanzeigedis­ play, Leuchtlaufschriftenanzeige oder dergleichen mit Glüh­ lampen als aktive Displays, welche im Wechselspannungsbe­ trieb eingesetzt sind, wobei zwischen der vorzugsweise zen­ tralen Gleichspannungssteuerung und dem Wechselspannungsbe­ trieb für die Glühlampen eine galvanische Trennung vorge­ sehen ist.

Die auch heute noch zur Großanzeige von Publikumsinforma­ tionen auf Flughäfen, in Börsen, auf Bahnhöfen oder derglei­ chen verwendeten Technologien sind im wesentlichen das di­ rekt anzeigende Fallblattmodul und vereinzelt auch die von hinten durchleuchtete Punktmatrix. Hinzu kommen vermehrt die Display-Technologien, die sich im wesentlichen in die zwei Gruppen der aktiven und der passiven Displays auftei­ len lassen. Zu den aktiven Displays zählen die Glühlampen, welche viel Leistung aufnehmen und dazu eine relativ geringe Lebensdauer haben. Da sie jedoch extrem leuchtstark sind und leicht geregelt werden können, werden sie insbesondere für große Anzeigetafeln, unter anderem in Stadien, verwendet.

Die in der Praxis allgemein angewandte Technik für solche Glühlampen-Anzeigetafeln besteht im wesentlichen aus einer Gleichspannungsversorgungsquelle mit Spannungswerten zwischen 5 Volt und 12 Volt. Die Lampen­ betriebsspannung beträgt dabei 12 oder 24 Volt Gleichspan­ nung. Die technischen Möglichkeiten zum Betrieb einer derarti­ gen wechselspannungsbetriebenen Glühlampen-Anzeigetafel be­ stehen in der Anwendung der Schieberegistertechnik, der freien Ansteuerung oder aber der seriellen Schnittstelle mit Dekodierung an einzelnen Lampenfeldern.

Bei der Schieberegistertechnik sitzen auf einzelnen Platinen die Schieberegister-IC-Bausteine. Ihre Ausgänge treiben di­ rekt die Schalttransistoren, die wiederum die Glühlampen ein- und ausschalten. Bei mechanisch langen Anlagen von bei­ spielsweise mehr als 5 Metern treten jedoch Masseprobleme auf, weil auf der Masseleitung infolge der Lampenströme Spannungsabfälle auftreten. Da nun die allgemein verwendeten IC-Bausteine mit 5 Volt arbeiten, kann deshalb bei solchen langen Leitungen eine Unsicherheit bei der Ansteuerung der IC-Bausteine durch die niedrige Spannungsschwelle auftreten. Dies bedeutet, daß einzelne Glühlampen aufleuchten, obwohl sie von der Steuerung her betrachtet ausgeschaltet, also dunkel sein müßten. Hier wird in der Regel Abhilfe dadurch geschaffen, daß nachträglich dicke Massekabel verlegt wer­ den, was im Servicefall bei dem monatlichen Auswechseln von Glühlampen eine große zusätzliche, störende Belastung dar­ stellt. Eine mögliche Abhilfe wäre mittels Optokopplern denkbar, was jedoch für die Schieberegistertechnik einen hohen technischen und hohen Kostenaufwand bedeutet.

Bei einer freien Ansteuerung bzw. Adressierung von Daten wird die Steuer-Elektronik als Zentrale im Regelfall in die mechanische Mitte eines Leuchtlaufschriftgerätes gebracht und von dort symmetrisch nach links und rechts eingespeist. Wenn der Gefahrenpunkt entsprechend der oben behandelten Schieberegistertechnik bei etwa 5 Meter angenommen wird, so können nun Anzeigetafeln oder Leuchtlaufschriftgeräte mit einer Länge bis zu 10 Metern gebaut werden.

Bei der seriellen Schnittstelle mit der Dekodierung an ein­ zelnen Lampenfeldern geht man in der Praxis so vor, daß z.B. in Großanlagen von Stadien etwa 35 bis 48 im Rechteck ange­ ordnete Glühlampen mit einer kompletten Dekodier-Logik­ schaltung ausgerüstet werden. Hier wird sodann über eine se­ rielle Schnittstelle die Dateninformation dekodiert und dar­ aus das gewünschte Element, beispielsweise eine Zahl oder ein Buchstabe oder ein sonstiges Zeichen, geformt. Der tech­ nische Aufwand wegen der notwendigen Anzahl von Schriftgene­ ratoren ist jedoch sehr hoch, nämlich so oft, wie Zeichen pro Anzeigeanlage vorhanden sind. Deshalb reicht nicht ein Schriftgenerator, sondern es müssen bei Tafeln sinnvoller­ weise mindestens vier Schriftgeneratoren und die Möglich­ keit gegeben sein, durch einen einzigen Befehl ein Zeichen oder ein Wort doppelt breit zu gestalten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigetafel der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Gefahr der Masseprobleme ausgeschaltet und die Lampenlebensdauer we­ sentlich erhöht wird und bei insgesamt einfacher Technik die beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik ver­ mieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zur individuellen Informationsgabe der Glühlampen an diese anstehenden Daten von der zentralen Steuerung durch entspre­ chende Synchronisation zum immer gleichen Zeitpunkt des Ver­ laufs der Sinuskurve der Speisewechselspannung durchgeschal­ tet werden, daß ferner die Glühlampen zu Glühlampengruppen zusammengefaßt sind, für welche jeweils Dekodierplatinen vorgesehen sind die alle mit der zentralen Steuerung durch eine Ringleitung verbunden sind, und daß die Helligkeit der Glühlampen durch eine an sich bekannte Phasenanschnitts­ steuerung geregelt ist. Der Zeitpunkt für die Durchschaltung von Daten im Verlauf der Sinuskurve kann durch ein geeigne­ tes Stellglied verschiebbar sein. Der Verlauf der Sinuskur­ ve der Speisewechselspannung pro Halbwelle kann in bis zu 256 Teilschritte unterteilt sein, die einzeln digital ab­ zählbar sind, wobei in der ansteigenden Phase der Sinuskur­ ve die Glühlampen zum vorbestimmten, in der Lage verschieb­ baren Zeitpunkt entsprechend einem Teilschritt zur Informa­ tionsabgabe eingeschaltet und beim Nulldurchgang der Sinus­ kurve ausgeschaltet werden.

In Ausbildung der Erfindung kann die galvanische Trennung durch einen Optokoppler erfolgen. Ferner kann als Phasen­ anschnittssteuerung eine digitale Phasenanschnittssteuerung vorgesehen sein.

In noch weiterer Ausbildung der Erfindung können als Lampen­ treiber Triacs eingesetzt sein, welche ihre Schaltbefehle aus den Dekodierplatinen-Schaltungen erhalten. Schließlich kann in den Regelkreis ein Sensor für die Helligkeitsrege­ lung vor die Phasenanschnittssteuerung eingesetzt sein.

Eine Computeranlage als zentrale Steuerung für eine Anzeige­ tafel arbeitet mit Gleichspannung und es liegt auf der Hand, daß die ausgehenden Gleichspannungsimpulse direkt auf die Anzeigenanlage gegeben werden. Die sich hier anbietende Schieberegistertechnik hat jedoch die eingangs geschilder­ ten Nachteile der relativ langsamen Übertragung der Daten, der Masseprobleme und der kurzen Lebensdauer der Glühlampen. Mit der Erfindung wird hier dadurch Abhilfe geschaffen, daß die Glühlampen in Wechselspannung betrieben werden. Für die­ sen Wechselspannungsbetrieb wird die notwendige galvanische Trennung zwischen dem Leistungskreis und dem Steuerkreis durch Optokoppler vorgenommen. Entscheidend sind nun jedoch die drei wesentlichen Merkmale der Erfindung, nämlich der Einsatz einer Synchronisation, um das sogenannte Bilderflim­ mern zu vermeiden, dann die Schaffung einer Ringleitung zu den Dekodierplatinen, um eine drastische Reduzierung von Arbeitszeit und Material zu erreichen und schließlich die Helligkeitssteuerung über eine digitale Phasenanschnitts­ steuerung. Die von der zentralen Steuerung ausgehenden Daten werden immer zum gleichen, genau definierten Zeitpunkt des Verlaufes der Sinuskurve der Speisewechselspannung zu den Glühlampen durchgeschaltet. Dies gilt natürlich auch dann, wenn eine Anzeigetafel beispielsweise mit zwei oder drei Phasen betrieben wird. Die Zuführung der Leitungen zu den einzelnen Glühlampen würde nach der bisher bekannten Tech­ nik unter Wechselspannung mehrere, teils armdicke Leitungen erfordern. Dieser Materialaufwand wird durch den erfinderi­ schen Gedanken um ein Vielfaches verkleinert, daß nämlich für einzelne Lampengruppen jeweils eine Dekodierplatine vor­ gesehen ist und alle Dekodierplatinen mit der zentralen Steuerung durch eine Ringleitung verbunden sind. Jede Deko­ dierplatine holt sich aus den gesamten, durchlaufenden Daten die für sie adressierten Daten heraus und gibt diese als Schaltbefehle an die Schaltelemente, beispielsweise Triacs, weiter. Die Helligkeitsregelung mit der Phasenanschnitts­ steuerung ermöglicht es, bei Dunkelheit nicht die volle Ta­ geslichtleistung fahren zu müssen, wodurch Energie einge­ spart und die Lebenserwartung der Glühlampen erhöht wird. Der Triac, der die Lampe ein- und ausschaltet, bewirkt hier auch gleichzeitig die Phasenanschnittssteuerung für die Helligkeit.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der digitalen Phasenanschnittssteuerung,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung der an eine Ringleitung geschalteten Dekodier­ platinen mit Glühlampengruppen.

Bei der Synchronisation und dem digitalen Phasenanschnitt ist es die Idee der Erfindung, den Verlauf der Sinuskurve 1 der Wechselspannung in 256 kleine Schritte pro Halbwelle 2 zu unterteilen. Diese 256 Schritte pro Halbwelle 2 werden digital abgezählt. Durch einen verschiebbaren Synchronschal­ ter 3 ist die Lage des Phasenanschnittes pro Halbwelle ver­ schiebbar. Der Helligkeitsfühler bzw. Sensor kann theore­ tisch eine Halbwelle in bis zu 256 Schritte zerlegen. Es wird nun in der ansteigenden Phase der Sinuskurve beispiels­ weise nach einem Einviertel-Weg jeweils durchgeschaltet, wie dies aus Fig. 1 erkennbar ist. Die Glühlampe bekommt die Energie in dem ersten Teil der Sinuskurve 1 solange, bis die Kurve durch ihren Scheitelpunkt 4 geht, woraufhin anschlie­ ßend die Glühlampe wieder ausgeschaltet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich natürlich spiegelbildlich in der unteren Hälfte der Sinuskurve 1. Der jeweilige Schaltpunkt für die Glühlampe 5 kann sowohl nach rechts wie nach links durch den Synchronschalter 3 verschoben werden. Die ankommende Fre­ quenz wird in ein Vielfaches von 256 geteilt (Frequenztei­ ler) und digital abgezählt.

Wenn nun entsprechend der Fig. 2 über eine Acht-Bit-Lei­ tung 6 an die verschiedenen Dekodierplatinen 7 die entspre­ chenden Daten von der zentralen Steuerung 8 ankommen, dann werden diese Daten, nämlich der Befehl "Glühlampe-ein" bzw. "Glühlampe-aus", zunächst nicht weitergemeldet, obwohl sie bereits anstehen. Nur in den Phasen, in denen von der digi­ talen Phasenanschnittssteuerung der Befehl gesendet wird, macht ein Durchschalten der Daten möglich. Die Daten stehen nun weiterhin an, um beim Sinusdurchgang durch die Nullinie 9 durch den Lampentreiber 10 wieder ausgeschaltet zu werden. Ein solcher Vorgang wiederholt sich nun bei jedem Nulldurch­ gang der Sinuskurve 1. An die Dekodierplatinen 7 in der Fig. 2 sind nun die Glühlampentreiber 10, welche in dem ge­ zeigten Beispiel Triacs sind, angeschlossen. Diese Glühlam­ pentreiber bzw. Triacs 10 schalten die Glühlampen 5 ein und aus, je nach dem Durchgang der digitalen Phasenanschnitts­ steuerung. Jede der Dekodierplatinen 7 in dem gezeigten Bei­ spiel der Fig. 2 ist für 256 Lampen eingesetzt und besitzt einen Dateninhalt 11 von Acht-Bit. Dazu sind an jede Deko­ dierplatine 16 Glühlampentreiber bzw. Triacs angeschlossen, die wiederum jeweils für 16 Glühlampen 5 vorgesehen sind.

Der AC-Dekoder schaltet dann durch, wenn einmal Daten anlie­ gen und zum anderen der Synchronschalter 3 schließt.

Claims (7)

1. Anzeigetafel, Großanzeigedisplay, Leuchtlaufschriftan­ zeige oder dergleichen mit Glühlampen als aktive Dis­ plays, welche im Wechselspannungsbetrieb eingesetzt sind, wobei zwischen der vorzugsweise zentralen Gleich­ spannungssteuerung und dem Wechselspannungsbetrieb für die Glühlampen eine galvanische Trennung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zur individuellen Informationsgabe der Glühlam­ pen an diese anstehenden Daten von der zentralen Steue­ rung durch entsprechende Synchronisation zum immer glei­ chen Zeitpunkt des Verlaufes der Sinuskurve der Speise­ wechselspannung durchgeschaltet werden, daß ferner die Glühlampen zu Glühlampengruppen zusammengefaßt sind, für welche jeweils Dekodierplatinen vorgesehen sind, die alle mit der zentralen Steuerung durch eine Ringleitung verbunden sind, und daß die Helligkeit der Glühlampen durch eine an sich bekannte Phasenanschnittssteuerung geregelt ist.

2. Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt für die Durchschaltung von Daten im Verlauf der Sinuskurve durch ein geeignetes Stellglied verschiebbar ist.

3. Anzeigetafel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Sinuskurve der Speisewechselspan­ nung pro Halbwelle in bis zu 256 Teilschritte unter­ teilt ist, die einzeln digital abzählbar sind, wobei in der ansteigenden Phase der Sinuskurve die Glühlampen zum vorbestimmten, in der Lage verschiebbaren Zeitpunkt ent­ sprechend einem Teilschritt zur Informationsabgabe ein­ geschaltet und beim Nulldurchgang der Sinuskurve ausge­ schaltet werden.

4. Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Trennung durch einen Optokoppler er­ folgt.

5. Anzeigetafel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Phasenanschnittssteuerung eine digitale Phasen­ anschnittssteuerung vorgesehen ist.

6. Anzeigetafel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lampentreiber Triacs eingesetzt sind, welche ihre Schaltbefehle aus den Dekodierplatinen-Schaltungen erhalten.

7. Anzeigetafel nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Regelkreis ein Sensor für die Helligkeits­ regelung vor die Phasenanschnittssteuerung eingesetzt ist.