DE3632741A1

DE3632741A1 - Explosion-protected display arrangement

Info

Publication number: DE3632741A1
Application number: DE19863632741
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Rapp; Volker Dipl Ing Gaessler
Original assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Current assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-03-31
Also published as: DE3632741C2

Abstract

An intrinsically safe display arrangement contains a multiplicity of display elements, which are connected in series with each other either directly or through electronic switches. By means of the series circuit it is possible to operate as many display elements as possible from one intrinsically safe power supply unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschützte An zeigeeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to an explosion-proof pointing device with the features of the generic term of claim 1.

Auch im Bereich des Explosionsschutzes ist man zuneh mend bemüht, in den gefährdeten Räumen, in denen sich häufig auch die Meßfühler- und Stellorgane befinden, eine Datenvorverarbeitung, zumindest aber eine Daten bündelung vorzunehmen, um die Zahl der Datenüber tragungsleitungen zur Warte zu verringern. Die Band breite der Datenübertragungsleitungen gestattet im allgemeinen den quasi simultanen Betrieb einer großen Vielzahl von Meßstellen und Stellorganen, wie dies Prozeßsteuerungen im Nicht-Ex-Bereich zeigen. Die Datenbündelung in den explosionsgeschützten Räumen bzw. die dort stattfindende Datenverarbeitung erfor dert auch Anzeigeeinrichtungen, um eine einfache Überprüfung des Betriebszustandes der Anlage im lau fenden Betrieb außerhalb der Warte zu ermöglichen.There is also an increase in the area of explosion protection endeavors in the endangered rooms, in which often the sensors and actuators are located, data preprocessing, or at least data bundling to the number of data over to reduce transmission lines to the control room. The band width of the data transmission lines allowed in general the quasi simultaneous operation of a large Variety of measuring points and actuators, such as this Show process controls in the non-Ex area. The Data bundling in the explosion-proof rooms or the data processing taking place there changes display devices to a simple Checking the operating status of the system while it is running enable operation outside the control room.

Andererseits müssen die Datenverarbeitungsgeräte in den explosionsgefährdeten Räumen natürlich auch den Schutzvorschriften gemäß ausgeführt sein, wobei die Erfüllung der Schutzvorschriften mit möglichst ge ringem elektrischem und mechanischem Aufwand erfol gen soll.On the other hand, the data processing equipment in the potentially explosive rooms, of course Protective regulations must be carried out in accordance with the Compliance with the protection regulations with ge ringem electrical and mechanical effort successfully should.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine explosions geschützte Anzeigeeinrichtung zu schaffen, die zur Erfüllung der Schutzvorschriften nicht in einem druck fest gekapselten Gehäuse untergebracht zu werden braucht und deren elektrische Anschlüsse weder ver gossen noch in einem Anschlußraum "Erhöhte Sicher heit" untergebracht werden müssen.The object of the invention is therefore an explosion to create protected display device for Compliance with protective regulations not in one print encapsulated housing to be housed needs and their electrical connections neither ver poured in a terminal room "Increased security unit "must be accommodated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Anzeige einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, daß die gesamte Anzeigeeinrichtung eigensicher aufgebaut ist, brauchen weder besondere Gehäuse noch spezielle elektrische Verbindungseinrichtungen zum An schluß der Anzeigeeinrichtung vorgesehen zu werden. Der Anschluß der Anzeigeeinrichtung kann vielmehr über die üblichen Steckerverbindungsleisten geführt sein, und zwar einschließlich der Stromversorgung für die Anzeigeeinrichtung.According to the invention, this task is performed by the display device with the features of claim 1 solved. The fact that the entire display device intrinsically safe is constructed, neither need special housings special electrical connection devices to the conclusion of the display device to be provided. Rather, the connection of the display device can the usual connector strips must be routed, including the power supply for the Display device.

Wenn ein einzelnes Anzeigeelement im eingeschalteten Zustand zwar einen relativ hohen Strom, aber dafür eine sehr geringe Spannung erfordert, können beson ders viele Anzeigeelemente mit einem einzigen, an seinen Ausgangsanschlüssen eigensicheren Netzgerät betrieben werden, wenn die Anzeigeelemente in Serie geschaltet sind. Werden als Anzeigeelemente beispiels weise Leuchtdioden verwendet, beträgt die Stromauf nahme eines einzelnen Anzeigeelementes ca. 5 bis 20 mA, während die Spannung etwa bei 2,5 V liegt. Geht man von einem eigensicheren Stromkreis mit elektronischer Strom begrenzung aus, der 19 V und max. 40 mA liefert und wer den beispielsweise schon 20 mA für die Ein-/oder Aus gangsbaugruppe selbst benötigt, so bleiben z.B. noch 20 mA für die LEDs. Bei Parallel-Betrieb könnte dann nur noch eine LED mit 20 mA Stromaufnahme angeschlos sen werden. Durch die hier angewandte Serienschal tung ist es möglich, noch ca. sechs LEDs zu betrei ben.If a single display element is switched on Condition a relatively high current, but for that requires a very low voltage, can many display elements with a single one its output connections intrinsically safe power supply operated when the display elements in series are switched. Are used as display elements, for example used LEDs, the current is taking a single display element approx. 5 to 20 mA, while the voltage is around 2.5 V. If you assume an intrinsically safe circuit with electronic current limit off, the 19 V and max. 40 mA delivers and who for example already 20 mA for the on / or off gear assembly itself required, e.g. still 20 mA for the LEDs. In parallel operation could then only one LED with 20 mA current consumption connected will be. Through the series scarf used here It is possible to operate approx. six LEDs ben.

Hinzu kommt, daß bei Parallel-Verschaltung mehrerer LEDs mehrere Vorwiderstände benötigt werden, um von der 19 V-Versorgungsspannung auf die Flußspannung der LEDs zu kommen. Die in diesen Vorwiderständen insgesamt verbrauchte Verlustleistung ist also wesent lich höher als bei einer Serienschaltung.In addition, if several are connected in parallel LEDs multiple series resistors are required to be from the 19 V supply voltage to the forward voltage of the LEDs to come. The in these series resistors the total power loss consumed is essential Lich higher than with a series connection.

Dabei können die Anzeigeelemente unmittelbar in Serie geschaltet sein oder die zugeordneten Schaltermittel sind zwischen elektrisch benachbarte Anzeigeelemente mit in Serie geschaltet. Im Falle der unmittelbaren Serienschaltung der Anzeigeelemente liegen die Schal termittel zu den Anzeigeelementen parallel, so daß in dem einen der beiden möglichen Schaltzustände der Schaltermittel das entsprechende zugehörige Anzeige element kurzgeschlossen und damit unwirksam ist, wäh rend in der anderen Schalterstellung,der "AUS-Stel lung", das Anzeigeelement wirksam ist.The display elements can be directly in series be switched or the associated switch means are between electrically adjacent display elements connected in series. In the case of the immediate The scarf is connected in series with the display elements term means parallel to the display elements, so that in one of the two possible switching states of the Switch means the corresponding associated display element short-circuited and therefore ineffective, wäh rend in the other switch position, the "OFF position lung ", the display element is effective.

Bei der anderen Variante hat das einzelne Schalter mittel die Charakteristik eines einpoligen Umschal ters mit zwei Strompfaden, von denen der eine Strom pfad das Anzeigeelement enthält. Auf diese Weise fließt in der einen Schalterstellung der Versorgungs strom durch das Anzeigeelement, um es wirksam zu machen, während in der anderen Stellung der Strom an dem Anzeigeelement vorbeigeleitet wird, damit einerseits das Anzeigeelement unwirksam ist, anderer seits die Stromversorgung für die in Serie liegenden Anzeigeelemente aufrecht erhalten bleibt. Diese Um schaltcharakteristik läßt sich sehr einfach durch einen elektronischen Schalter in Verbindung mit einer Z-Diode erreichen, wobei der elektronische Schalter mit dem Anzeigeelement in Serie und die Z-Diode zu der Serienschaltung aus Anzeigeelement und elektro nischem Schalter parallel liegt. Die Spannung der Z-Diode ist so bemessen, daß sie etwas größer als der Spannungsabfall an der Serienschaltung aus An zeigeelement und eingeschaltetem elektronischem Schal ter ist. Dann fließt nämlich bei eingeschaltetem elektronischem Schalter praktisch kein Strom durch die Z-Diode, d.h. der parallele Strompfad ist nähe rungsweise stromfrei, während bei abgeschaltetem elektronischem Schalter der Strom durch die Z-Diode fließt, d.h. der zu dem Anzeigeelement parallel lie gende Strompfad wird eingeschaltet.In the other variant, the single switch has medium the characteristics of a single-pole shawl ters with two current paths, one of which is current path contains the display element. In this way flows in one switch position of the supply current through the display element to make it effective make while in the other position the current is passed by the display element so that on the one hand, the display element is ineffective, on the other the power supply for those in series Display elements are maintained. This um switching characteristics can be very easily an electronic switch in conjunction with a Reach Z-diode, the electronic switch with the display element in series and the zener diode too the series connection of display element and electro African switch is in parallel. The tension of the Zener diode is dimensioned so that it is somewhat larger than the voltage drop at the series connection from on pointing element and switched on electronic scarf ter is. Then flows when switched on electronic switch practically no current through the Zener diode, i.e. the parallel current path is close approximately de-energized, while when switched off electronic switch the current through the zener diode flows, i.e. which was parallel to the display element The current path is switched on.

Die zuerst erwähnte Ausführungsform, bei der die elektronischen Schalter zu den Anzeigeelementen paral lel liegen, hat den Vorteil, daß sehr wenig Bauteile zur Ansteuerung benötigt werden, wobei sich allerdings die Steuerpotentiale für die elektronischen Schalter, beispielsweise gemessen gegenüber der Schaltungsmasse stark verändern, je nach dem, wieviele Anzeigeelemente die zwischen dem betrachteten Schalter und Masse lie gen, ein- oder ausgeschaltet sind, da im ausgeschal teten Zustand wegen des Kurzschlusses der Spannungs abfall längs eines elektronischen Schalters weit weniger als 1 V beträgt, während im eingeschalteten Zustand, also geöffnetem elektronischem Schalter, der Spannungs abfall gleich der Summe der Spannungsabfälle der aktivierten Anzeigeelemente ist. Bei der zweiten Variante, bei der das Schaltmittel die Charakteristik eines Umschalters aufweist und im Parallelzweig eine Z-Diode verwendet wird, bleibt das Steuerpotential für den jeweiligen elektronischen Schalter nahezu konstant, da auch im abgeschalteten Zustand die Spannung längs der Z-Diode bei entsprechender Dimensionierung nur unwesentlich schwankt, wenn zwischen aktiviertem und nicht aktivier tem Zustand des Anzeigeelementes umgeschaltet wird.The first-mentioned embodiment in which the electronic switch parallel to the display elements lel lie has the advantage that very few components are required for control, although the control potential for the electronic switches, measured against the circuit ground, for example change greatly, depending on how many display elements that was between the switch under consideration and ground are switched on or off since the condition due to the short circuit of the voltage waste along an electronic switch far less than 1 V, while when switched on, so opened electronic switch, the voltage drop equal to the sum of the voltage drops of the activated Display elements is. In the second variant, in the the switching means the characteristic of a switch and uses a Zener diode in the parallel branch the tax potential remains for the respective electronic switch almost constant because also in switched off the voltage across the Zener diode only insignificant if dimensioned accordingly fluctuates when between activated and not activated the state of the display element is switched.

Falls Leuchtdioden als Anzeigeelemente verwendet wer den, die einen deutlichen Knick in der Strom-Spannungs- Kennlinie aufweisen, kann bei der ersten Ausführungs form die starke Potentialänderung für die Steueran schlüsse dadurch vermindert werden, daß in Serie mit jedem elektronischem Schalter ein Element, beispiels weise eine Diode oder eine Z-Diode geschaltet wird, das dafür sorgt, daß bei geschlossenem elektronischem Schalter der Spannungsabfall längs dem Anzeigeelement nur auf einen solchen Wert sinkt, das die Leuchtdiode gerade dunkel erscheinen läßt.If LEDs are used as display elements the one that has a significant kink in the current-voltage Can have characteristic curve in the first execution shape the strong potential change for the tax conclusions are reduced by the fact that in series with one element for each electronic switch, for example as a diode or a zener diode is switched, which ensures that when the electronic is closed Switches the voltage drop along the display element only drops to such a value that the light emitting diode just appears dark.

Die Schaltung weist darüber hinaus einen sehr geringen Stromverbrauch auf, wenn für die elektronischen Schal ter jeweils ein oder mehrere MOS-FET verwendet werden.The circuit also has a very low Power consumption on when for the electronic scarf ter one or more MOS-FET can be used.

Eine Reihe von Anzeigeelementen, wie beispielsweise Leuchtdioden, benötigen ein strombegrenzendes Element, das in Serie mit der Leuchtdiode, im vorliegenden Fall in Serie mit der Serienschaltung der Anzeige elemente, geschaltet ist. Dieses strombegrenzende Element kann entweder von einem einfachen Ohmschen Widerstand gebildet sein, der völlig ausreicht, wenn der Spannungsabfall zwischen zwei benachbarten Anzeigeelementen praktisch unabhängig davon ist, ob das dazwischenliegende Anzeigeelement wirksam oder unwirksam gemacht ist. Wenn hingegen sich diese Span nung stark ändert, weil entsprechende Schaltermittel verwendet sind, ist das strombegrenzende Element eine Konstantstromquelle, die im einfachsten Falle aus einem zu einer Konstantstromquelle geschalteten Tran sistor gebildet ist. A number of display elements, such as LEDs require a current-limiting element, that in series with the light emitting diode, in the present Case in series with the series connection of the ad elements, is switched. This current limiting Element can either be from a simple ohmic Resistance that is sufficient, when the voltage drop between two neighboring Display elements is practically independent of whether the intermediate display element effective or is rendered ineffective. If, however, this span voltage changes significantly because of appropriate switch means are used, the current-limiting element is one Constant current source, which in the simplest case consists of a Tran switched to a constant current source sistor is formed.

Als Anzeigeelemente kommen neben optischen auch akustische Signalgeber in Frage, wobei im Falle des optischen Signalgebers Leucht- oder Laserdioden so wie Glühlampen eingesetzt werden können.In addition to optical, display elements also come acoustic signal generator in question, being in the case of optical signal transmitter light or laser diodes so how light bulbs can be used.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing are exemplary embodiments of the counter state of the invention. Show it:

Fig. 1 eine Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Anzeigeelemente unmittelbar in Serie geschaltet sind, und zu jedem Anzei geelement ein elektronischer Schalter paral lel liegt und Fig. 1 is a display device according to the invention, in which the display elements are connected directly in series, and for each display geelement is an electronic switch paral lel and

Fig. 2 eine Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Schaltermittel die Charakteristik eines Umschalters aufweisen. Fig. 2 shows a display device according to the invention, in which the switch means have the characteristic of a changeover switch.

Fig. 1 zeigt eine nach DIN EN 50020 eigensichere und damit explosionsgeschützte Anzeigeeinrichtung 1 mit zwei Stromversorgungsanschlüssen 2 und 3, von denen beispielsweise der Anschluß 3 mit der Schaltungs masse verbunden ist. Zwischen den Stromversorgungs anschlüssen 2 und 3 liegt eine Serienschaltung aus einem strombegrenzenden Element 4 und Leuchtdioden 5 a, 5 b und 5 c. Das strombegrenzende Element 4 ent hält einen als Konstantstromquelle geschalteten bipolaren PNP-Transistor 6, dessen Emitter über einen Widerstand 7, mit dem die gegenüber Masse positive Versorgungsspannung führenden Stromver sorgungsanschluß 2 verbunden ist. Von der Basis des Transistors 6 führt eine Z-Diode 8 ebenfalls zu dem Stromversorgungsanschluß 2, und zwar ist die Z-Diode 8 dort mit ihrer Kathode angeschlossen, während die Anode an dem Transistor 6 liegt. Ein Wi derstand 9 führt von der Basis des Transistors zu dem Stromversorgungsanschluß 3 und erzeugt einen Querstrom durch die Z-Diode 8, derart, daß an der Basis des Transistors 6 eine gegenüber dem Strom versorgungsanschluß 2 im wesentlichen feste Span nung anliegt. Zusammen mit dem als Gegenkopplungs widerstand wirkenden Emitterwiderstand 7 entsteht hierdurch ein im wesentlichen konstanter Kollektor strom, der aus dem Transistor 6 zu der Serienschal tung 5 a...5 c fließt. Von diesen ist die Leuchtdiode 5 a mit ihrer Anode an dem Kollektor des Transistors 6 angeschlossen, während ihre Kathode mit der Anode der Leuchtdiode 5 b verbunden ist. Zwischen den Leucht dioden 5 b und 5 c können weitere Leuchtdioden mit derselben Polarität in Serie eingeschaltet werden, wobei die Anode der ersten dieser zwischengeschalte ten Leuchtdioden an der Kathode der Leuchtdiode 5 b angeschlossen ist, während die letzte mit ihrer Kathode an der Anode der Leuchtdiode 5 c liegt. Die Kathode von dieser ist mit dem Stromversorgungsan schluß 3 verbunden. Fig. 1 shows an intrinsically safe and thus explosion-proof display device 1 with two power supply connections 2 and 3 , of which, for example, the connection 3 is connected to the circuit ground according to DIN EN 50020. Between the power supply connections 2 and 3 is a series circuit consisting of a current-limiting element 4 and LEDs 5 a , 5 b and 5 c . The current-limiting element 4 contains a switched as a constant current source bipolar PNP transistor 6 , the emitter of which is connected via a resistor 7 , to which the supply voltage leading to ground positive supply connection 2 is connected. A Z-diode 8 also leads from the base of the transistor 6 to the power supply connection 2 , specifically the Z-diode 8 is connected there with its cathode, while the anode is connected to the transistor 6 . A Wi resistor 9 leads from the base of the transistor to the power supply connection 3 and generates a cross current through the Zener diode 8 , such that at the base of the transistor 6 there is a substantially fixed voltage supply to the power supply connection 2 . Together with the emitter resistor 7 acting as a negative feedback resistor, this creates an essentially constant collector current which flows from the transistor 6 to the series circuit 5 a ... 5 c . Of these, the LED 5 a is connected with its anode to the collector of the transistor 6 , while its cathode is connected to the anode of the LED 5 b . Between the LEDs 5 b and 5 c , further LEDs with the same polarity can be switched in series, the anode of the first of these intermediate LEDs being connected to the cathode of the LED 5 b , while the last with its cathode to the anode of the LED 5 c lies. The cathode of this is connected to the power supply circuit 3 .

Parallel zu jeder Leuchtdiode 5 a...5 c liegen Schalter mittel 11 in Gestalt jeweils eines elektronischen Schalters 12 a...12 c, deren Steuereingang 13 a...13 c mit einem zugehörigen Steueranschluß 14 a...14 c ver bunden ist.In parallel to each light emitting diode 5 a ... 5 c are switch means 11 in the form of an electronic switch 12 a ... 12 c , the control input 13 a ... 13 c with an associated control connection 14 a ... 14 c ver is bound.

Die insoweit beschriebene Schaltung arbeitet folgender maßen: Nach Anlegen einer als eigensicher nach DIN EN 50020 geltenden Versorgungsspannung an die beiden Strom versorgungsanschlüsse 2 und 3 liefert der Transistor 6 an seinem Kollektor einen von der Belastung unab hängigen Strom, der in die Serienschaltung aus den Leuchtdioden 5 a...5 c sowie die dazu parallel geschal tete Serienschaltung der elektronischen Schalter 12 a... 12 c fließt.The circuit described so far works as follows: After applying a supply voltage, which is considered to be intrinsically safe according to DIN EN 50020, to the two power supply connections 2 and 3 , the transistor 6 supplies to its collector a current that is independent of the load and flows into the series circuit from the LEDs 5 a ... 5 c as well as the series connection of the electronic switches 12 a ... 12 c connected in parallel.

Wenn zunächst angenommen ist, daß sich sämtliche elektronische Schalter 12 a...12 c aufgrund der an den Steueranschlüssen 14 a...14 c zugeführten Steuersigna le im "EIN"-Zustand befinden, fließt der von dem Transistor 6 abgegebene Kollektorstrom praktisch nur durch die elektronischen Schalter 12 a...12 c, von de nen jeder für sich die ihm zugeordnete Leuchtdiode 5 a...5 c kurzschließt. Soll nun, ausgehend von diesem Zustand, beispielsweise die Leuchtdiode 5 b zum Auf leuchten gebracht werden, wird dem elektronischen Schalter 12 b an seinem Steueranschluß 14 b ein Eingangs signal zugeführt, das den elektronischen Schalter 12 b in den "AUS"-Zustand überführt. Der Kurzschluß für die Leuchtdiode 5 b hört damit auf und der von dem Transistor 6 abgegebene und begrenzte Strom fließt von dessen Kollektor durch den elektronischen Schal ter 12 a, von dort zu der Anode der Leuchtdiode 5 b, durch die Leuchtdiode 5 b hindurch und von deren Katho de zu der nachgeschalteten Stufe, bestehend aus Leuchtdiode und elektronischem Schalter.If it is initially assumed that all electronic switches 12 a ... 12 c are in the "ON" state due to the control signals supplied to the control connections 14 a ... 14 c , the collector current emitted by the transistor 6 practically only flows through the electronic switches 12 a ... 12 c , each of which short-circuits the associated LED 5 a ... 5 c . If, starting from this state, for example, the light emitting diode 5 b are brought to light up, the electronic switch 12 b is supplied with an input signal at its control connection 14 b , which switches the electronic switch 12 b into the “OFF” state. The short circuit for the LED 5 b thus stops and the current emitted by the transistor 6 and limited current flows from its collector through the electronic switch ter 12 a , from there to the anode of the LED 5 b , through the LED 5 b and from their Katho de to the downstream stage, consisting of light emitting diode and electronic switch.

Da angenommen wurde, daß bis auf den elektronischen Schalter 12 b sich alle anderen elektronischen Schal ter im "EIN"-Zustand befinden, wird der aus der Leuchtdiode 5 b kommende Strom an den nachfolgenden Leuchtdioden vorbei unmittelbar über die elektroni schen Schalter zu dem Anschluß 3 geleitet. Außer der Leuchtdiode 5 b leuchtet folglich keine weitere mehr auf.Since it was assumed that, except for the electronic switch 12 b , all other electronic switches are in the "ON" state, the current coming from the light emitting diode 5 b will pass the subsequent light emitting diodes directly via the electronic switch's to terminal 3 headed. Apart from the LED 5 b , consequently no more lights up.

Bei diesem Betriebszustand ist die Spannung am Kol lektor des Transistors 6, gemessen gegenüber dem Stromversorgungsanschluß 3, etwa gleich dem Spannungs abfall an der eingeschalteten Leuchtdiode 5 b.In this operating state, the voltage at the collector of the transistor 6 , measured relative to the power supply connection 3 , is approximately equal to the voltage drop across the switched-on LED 5 b .

Durch Umschalten weiterer oder anderer elektronischer Schalter 12 a...12 c in den "AUS"-Zustand kann dafür gesorgt werden, daß der Strom aus dem Transistor 6 nicht mehr an den entsprechenden Leuchtdioden 5 a...5 c vorbei, sondern durch diese hindurchfließt und die Leuchtdioden 5 a...5 c entsprechend zum Aufleuchten bringt.By switching further or other electronic switches 12 a ... 12 c to the "OFF" state it can be ensured that the current from the transistor 6 no longer passes the corresponding LEDs 5 a ... 5 c , but through this flows through and the LEDs 5 a ... 5 c lights up accordingly.

Der Betriebszustand einer Leuchtdiode aus der Serien schaltung der Leuchtdioden 5 a...5 c ist ersichtlicher weise unabhängig vom Betriebszustand der übrigen Leuchtdioden 5 a...5 c. Andererseits begrenzt der als Konstantstromquelle geschaltete Transistor 6 den Diodenstrom auf einen zulässigen Wert, und zwar unabhängig davon, ob und wenn ja wieviele der Leucht dioden 5 a...5 c eingeschaltet sind.The operating state of a light emitting diode from the series circuit of the light emitting diodes 5 a ... 5 c is evidently independent of the operating state of the other light emitting diodes 5 a ... 5 c . On the other hand, the transistor 6 connected as a constant current source limits the diode current to a permissible value, regardless of whether and if so how many of the LEDs 5 a ... 5 c are switched on.

Bei der wie oben erläutert aufgebauten Schaltung schwanken, wie sich aus der Funktionsbeschreibung ergibt, die notwendigen Potentiale an den Steuer eingängen 14 a...14 c unter Umständen erheblich, die notwendig sind, um die Schalter umzusteuern, und zwar je nach dem, ob die in Richtung auf den Strom versorgungsanschluß 3 gelegenen elektronischen Schalter im "EIN"-Zustand oder im "AUS"-Zustand sind. Im einen Falle beträgt nämlich der Spannungsabfall längs einem Schalter etwa 3 V entsprechend dem Span nungsabfall an der leuchtenden Diode, während der Spannungsabfall nahezu auf null geht, wenn der Schalter geschlossen ist.In the circuit constructed as explained above, as can be seen from the functional description, the necessary potentials at the control inputs 14 a ... 14 c fluctuate considerably under certain circumstances, which are necessary to reverse the switches, depending on whether the electronic switches located in the direction of the power supply connection 3 are in the "ON" state or in the "OFF" state. In one case, the voltage drop across a switch is approximately 3 V corresponding to the voltage drop across the luminous diode, while the voltage drop is almost zero when the switch is closed.

Diese starken Spannungsänderungen können vermindert werden, indem in Serie mit jedem der elektronischen Schalter 12 a...12 c eine Z-Diode 15 geschaltet wird, die in Verbindung mit dem elektronischen Schalter 12 c gestrichelt veranschaulicht ist. Hierbei wird davon Gebrauch gemacht, daß die Leuchtdiode einen verhält nismäßig ausgeprägten Knick in der Stromspannungs charakteristik aufweist, der dazu führt, daß beim Unterschreiten einer bestimmten Spannung nahezu schlagartig das Leuchten verschwindet. Diese Span nung, bei der die Leuchtdiode das Leuchten einstellt, liegt nicht allzu weit unter der Spannung, bei der die Leuchtdiode Licht aussendet. Durch die Verwendung der Z-Diode 15 innerhalb einer jeden Stufe ergibt sich dann für den von dem Stromversorgungsanschluß 3 am weitesten entfernt liegenden elektronischen Schal ter 12 a im ungünstigsten Falle eine Potentialänderung, die gleich dem n-fachen der Spannungsdifferenz zwi schen dem leuchtenden Betriebsfall und dem ausge schalteten Betriebsfall jeder Leuchtdiode ist, wo bei n die um 1 verminderte Anzahl der insgesamt in Serie betriebenen Leuchtdioden 15 a...15 c ist.These strong voltage changes can be reduced by connecting a Z-diode 15 in series with each of the electronic switches 12 a ... 12 c , which is illustrated in broken lines in connection with the electronic switch 12 c . Here, use is made of the fact that the light-emitting diode has a characteristic kink in the current-voltage characteristic, which leads to the fact that when the voltage falls below a certain voltage, the glow disappears almost suddenly. This voltage, at which the light emitting diode stops lighting, is not too far below the voltage at which the light emitting diode emits light. The use of the Zener diode 15 within each stage then results in a potential change for the electronic switch ter 12 a most distant from the power supply connection 3 , which potential change is equal to n times the voltage difference between the luminous operating case and the switched-off operating case of each light-emitting diode is where n is the number of light-emitting diodes 15 a ... 15 c reduced by 1 of the total number of light-emitting diodes operated in series.

Außerdem kann hierbei das strombegrenzende Element 4 durch einen einfachen Widerstand ersetzt werden.In addition, the current-limiting element 4 can be replaced by a simple resistor.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der explosionsge schützten Anzeigeeinrichtung ist in Fig. 2 darge stellt. Hier liegt zwischen den beiden Stromver sorgungsanschlüssen 2 und 3 eine Serienschaltung aus Z-Dioden 16 a...16 c sowie einem als Strombegren zung wirkenden Widerstand 17. Parallel zu jeder Z-Diode 16 a...16 c liegt eine Serienschaltung aus der zugehörigen Leuchtdiode 5 a...5 c und dem elektro nischen Schalter 12 a...12 c.Another embodiment of the explosion-proof display device is shown in Fig. 2 Darge. Here is between the two Stromver supply connections 2 and 3, a series connection of Zener diodes 16 a ... 16 c and a current limiting resistor 17 . In parallel to each Z-diode 16 a ... 16 c is a series connection of the associated light emitting diode 5 a ... 5 c and the electronic switch 12 a ... 12 c .

Auch bei dieser Ausführungsform der eigensicheren Anzeigeeinrichtung kann jede der Leuchtdioden 5 a...5 c unabhängig von den übrigen zum Leuchten gebracht wer den, während andere dunkel sind. Die Schaltung ar beitet nämlich folgendermaßen: Wenn angenommen ist, daß sich sämtliche elektronische Schalter 12 a...12 c im "AUS"-Zustand befinden und in diesem Zustand die Versorgungsspannung an die Stromversorgungs anschlüsse 2 und 3 angeschlossen wird, fließt durch den Widerstand 17 und nur die in Serie geschalteten Z-Dio den 16 a...16 c ein Strom, der sich aus der Größe der Differenz der Versorgungsspannung an den Anschlüs sen 2 und 3 und der Summe der Nennwerte der Z-Dioden 16 a...16 c sowie der Größe des Widerstandes 17 ergibt. Der Widerstandswert wird so bemessen, daß der hier bei fließende Strom näherungsweise dem gewünschten Brennstrom der Leuchtdioden 5 a...5 c entspricht. Wenn nun, ausgehend von diesem Zustand, der elektronische Schalter 12 a an seinem Steuereingang 13 a in den "EIN"- Zustand gebracht wird, wird zu der Z-Diode 16 a ein Parallelstromkreis eingeschaltet, der durch die Leucht diode 5 a führt. Da die Leuchtdiode 5 a bei dem flie ßenden Strom einen Spannungsabfall erzeugt, der zu sammen mit dem Spannungsabfall an dem durchgeschal teten elektronischen Schalter 12 a kleiner ist als der Nennwert der Z-Diode 16 a, geht diese selbsttätig in den nicht leitenden Zustand über. Damit die Z- Diode 16 a in den nicht leitenden Zustand übergeht, genügt eine Spannungsreduzierung um wenige Zehntel Volt gegenüber der Durchlaßspannung. Die Durchlaß spannung der Z-Diode 16 a ist dementsprechend auch so bemessen, daß sie etwas über dem Spannungsabfall an der Serienschaltung aus der Leuchtdiode 5 a mit dem durchgeschalteten elektronischen Schalter 12 a liegt.In this embodiment of the intrinsically safe display device, each of the LEDs 5 a ... 5 c can be lit independently of the others who the while others are dark. The circuit ar works namely as follows: If it is assumed that all electronic switches 12 a ... 12 c are in the "OFF" state and in this state the supply voltage to the power supply connections 2 and 3 is connected, flows through the resistor 17 and only the series-connected Z-Dio 16 a ... 16 c a current, which results from the size of the difference in the supply voltage at connections 2 and 3 and the sum of the nominal values of the Z-diodes 16 a .. 16 c and the size of the resistor 17 results. The resistance value is dimensioned so that the current flowing here corresponds approximately to the desired burning current of the LEDs 5 a ... 5 c . If now, starting from this state, the electronic switch 12 a is brought into its "ON" state at its control input 13 a , a parallel circuit is switched on to the Zener diode 16 a , which leads through the light-emitting diode 5 a . Since the light-emitting diode 5 a generates a voltage drop in the flowing current, which together with the voltage drop across the switched electronic switch 12 a is smaller than the nominal value of the Zener diode 16 a , it automatically changes to the non-conductive state. Thus, the Z passes diode 16 in a non-conductive state, a sufficient voltage reduction by a few tenths of a volt with respect to the forward voltage. The forward voltage of the Zener diode 16 a is accordingly dimensioned so that it is slightly above the voltage drop across the series circuit from the light emitting diode 5 a with the switched electronic switch 12 a .

Die Leuchtdiode 5 a beginnt deshalb zu leuchten und da die Spannung, wie erwähnt, unter die Durchlaß spannung der Z-Diode 16 a fällt, tritt auch keine Stromverzweigung auf, sondern der gesamte Strom, der von dem Widerstand 17 kommt, fließt ausschließ lich durch die Leuchtdiode 5 a. Von der Leuchtdiode 5 a fließt der Strom über den geschlossenen Schalter 12 a über die Z-Dioden 16 b und 16 c hin zu dem Strom versorgungsanschluß 3.The light emitting diode 5 a therefore begins to light up and since the voltage, as mentioned, falls below the forward voltage of the Zener diode 16 a , there is also no current branching, but the entire current coming from the resistor 17 flows exclusively through the LED 5 a . From the light emitting diode 5 a , the current flows via the closed switch 12 a via the Z diodes 16 b and 16 c to the power supply connection 3 .

Da die übrigen Stufen, jeweils bestehend aus der Parallelschaltung einer Z-Diode mit einer Serien schaltung aus einer Leuchtdiode und einem elektro nischen Schalter besteht, ist deren Funktion auch wie oben beschrieben. Die einzelnen Leuchtdioden 5 a...5 c können deswegen unabhängig voneinander zum Leuchten gebracht werden oder abgeschaltet werden, wobei im einen Falle der durch die Stromversorgungs anschlüsse 2 und 3 fließende Strom durch die Leucht diode oder durch die Z-Diode fließt, weshalb hier der elektronische Schalter 12 a...12 c zusammen mit der zugeordneten Z-Diode 16 a...16 c wie ein Umschalter wirkt, der entweder den Strom durch die betreffende Diode 5 a...5 c hindurch- oder an dieser vorbeileitet.Since the other stages, each consisting of the parallel connection of a Zener diode with a series circuit consisting of a light emitting diode and an electronic switch, their function is also as described above. The individual light emitting diodes 5 a ... 5 c can therefore be lit independently of one another or switched off, in which case the current flowing through the power supply connections 2 and 3 flows through the light emitting diode or through the Zener diode, which is why here the electronic switch 12 a ... 12 c together with the associated Z-diode 16 a ... 16 c acts as a changeover switch, which either passes the current through the relevant diode 5 a ... 5 c or bypasses it .

Da die Durchlaßspannung der Z-Diode 16 a...16 c, wie erwähnt, nur geringfügig größer ist als die Brennspan nung der jeweiligen Leuchtdiode 5 a...5 c, bleibt der Spannungsabfall, gemessen zwischen dem Stromversor gungsanschluß 3 und dem Widerstand 17 nahezu konstant und weitgehend unabhängig davon, ob, und wenn ja wieviele Leuchtdioden 5 a...5 c eingeschaltet sind oder nicht.Since the forward voltage of the Zener diode 16 a ... 16 c , as mentioned, is only slightly greater than the Brennspan voltage of the respective light emitting diode 5 a ... 5 c , the voltage drop, measured between the power supply terminal 3 and the resistor 17 almost constant and largely independent of whether, and if so how many LEDs 5 a ... 5 c are switched on or not.

Als elektronische Schalter können für beide Ausfüh rungsbeispiele die integrierten C-MOS-Schalter mit der Typenbezeichnung HEF 4066 B der Firma Valvo ver wendet werden. Diese integrierten Schalter erfordern eine zusätzliche Versorgungsspannung für die darin integrierten Verstärker. Diese erforderliche Versor gungsspannung kann ohne weiteres der an den Strom versorgungsanschlüssen 2 und 3 zugeführten Spannung entnommen werden. Der Übersichtlichkeit halber wurden diese zusätzlichen Stromversorgungsleitungen nicht mit eingezeichnet. The integrated C-MOS switches with the type designation HEF 4066 B from Valvo can be used as electronic switches for both exemplary embodiments. These integrated switches require an additional supply voltage for the amplifiers integrated in them. This required supply voltage can easily be taken from the voltage supplied to the power supply connections 2 and 3 . For the sake of clarity, these additional power supply lines have not been shown.

Anstelle der in den beiden Figuren gezeigten und er wähnten Leuchtdioden können auch Laserdioden oder Glühlampen sowie akustische Signalgeber als Anzeige elemente eingesetzt werden.Instead of the one shown in the two figures and he mentioned LEDs can also be laser diodes or Incandescent lamps and acoustic signaling devices as a display elements are used.

Claims

1. Explosion-proof display device with several, with only two power supply connections sen electrically connected two-pole display elements, characterized in that the display elements ( 5 a ... 5 c) switch means ( 12 a ... 12 c , 16 a ... 16 c) are assigned, which have associated connections ( 14 a ... 14 c) of the display device ( 1 ) connected to the control connections ( 13 a ... 13 c) and through which the display elements ( 5 a ... 5 c ) must be activated individually and independently of each other, and that both the power supply connections ( 2 , 3 ) and the control connections ( 14 a ... 14 c) are designed in the "intrinsic safety" type of protection according to the regulation DIN EN 50020.

2. Display device according to claim 1, characterized in that each display element ( 5 a ... 5 c) is associated with a switch means ( 12 a ... 12 c, 16 a ... 16 c) .

3. Display device according to claim 1, characterized in that all display elements ( 5 a ... 5 c) are connected in series in terms of power supply.

4. Display device according to claim 3, characterized in that all display elements ( 5 a ... 5 c) are connected directly in series.

5. Display device according to claim 3, characterized in that for each display element ( 5 a ... 5 c) a switch means ( 12 a ... 12 c) or part of a switch means ( 12 a ... 12 c , 16 a ... 16 c) is in series, and that these series connections are connected in series.

6. Display device according to claim 3, characterized in that all display elements ( 5 a ... 5 c) are connected via a current-limiting element ( 4 , 17 ) to the power supply connections ( 2 , 3 ).

7. Display device according to claim 4, characterized in that the switch means are each formed by an electronic switch ( 12 a ... 12 c) , the switching path to the associated display element ( 5 a ... 5 c) connected in parallel and which short-circuits the display element ( 5 a ... 5 c) when switched on.

8. Display device according to claim 7, characterized in that in series with each electronic switch ( 12 a ... 12 c) is at least one diode or a Zener diode ( 15 ) in series, the breakdown voltage is less than the forward voltage of the luminous associated LED ( 5 a ... 5 c) .

9. Display device according to claim 3, characterized in that the switch means ( 12 a ... 12 c , 16 a ... 16 c) have the characteristic of a switch with two alternating current paths to be switched on, one of which ( 12 a ... 12 c) in series with the associated display element ( 5 a ... 5 c) and the other ( 16 a ... 16 c) as a shunt to the respective display elements ( 5 a ... 5 c) is switched.

10. Display device according to claim 9, characterized in that the series current path of the switching path of an electronic switch ( 12 a ... 12 c) and the shunt of a Zener diode ( 16 a ... 16 c ) is formed, the forward voltage is greater than the voltage drop across the series circuit from the respective display element ( 5 a ... 5 c) and the electronic switch ( 12 a ... 12 c) in the switched-on state, such that the Z -Diode ( 16 a ... 16 c) is essentially live only when the electronic switch ( 12 a ... 12 c) is switched off.

11. Display device according to claims 7 or 10, characterized in that each electronic switch ( 12 a ... 12 c) has one or more MOS-FET.

12. Display device according to claim 6, characterized in that the current-limiting element is an ohmic resistor ( 17 ).

13. Display device according to claim 6, characterized in that the current-limiting element is a constant current source ( 4 ).

14. Display device according to claim 13, characterized in that the constant current source ( 4 ) is formed by a switched to a constant current source transistor ( 6 ).

15. Display device according to claim 1, characterized in that the display elements ( 5 a ... 5 c) are acoustic cal signal generator.

16. Display device according to claim 1, characterized in that the display elements ( 5 a ... 5 c) are opti cal signal generator.

17. Display device according to claim 16, characterized in that the display elements ( 5 a ... 5 c) light emitting diodes, laser diodes, LCD displays or fluorescence.

18. Display device according to claim 16, characterized in that the display elements ( 5 a ... 5 c) are incandescent lamps.