DE3824588A1 - Verfahren zum fortlaufenden und automatischen ueberwachen des elektrischen wirkungsgrades und der fehlerfreien steuerung einer fluessig-kristall-anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung einer Flüssig-Kristall-An­ zeigevorrichtung, das eine wirtschaftliche, einfache, wirk­ same und meßtechnisch einwandfreie Überwachung gewähr­ leistet.

In vielen Ländern schreiben gesetzliche Bestimmungen auf dem Gebiet des Meßwesens vor, daß bei Vorrichtungen zum Wiegen oder Messen von zu verkaufenden Produkten die An­ zeige der abgegebenen Menge, des Preises und der Gesamt­ summe, die zu zahlen ist, immer in Form des elektrischen Wirkungsgrades prüfbar sein muß. Zu diesem Zweck verwen­ den derartige Vorrichtungen im allgemeinen Anzeigeeinrich­ tungen, denen die Fähigkeit zu prüfen eigen ist, wie bei­ spielsweise sieben-Segment-Nixie-Röhren, die im wesentli­ chen aus sieben Glühfadenlampen bestehen, oder Leuchtdio­ denanzeigevorrichtungen, bei denen die Segmente Leucht­ dioden sind. Diesbezüglich ist es bei derartigen Anzeige­ vorrichtungen nur notwendig, den durch die aktivierten Segmente hindurchgehenden Strom zu messen, um ihren Wir­ kungsgrad zu überprüfen. Bei elektromagnetischen sieben- Segment-Anzeigevorrichtungen, bei denen jedes Segment von einer Spule aktiviert wird, wird die Beständigkeit direkt durch den Stromdurchgang bestätigt, da eine Unterbrechung in nur einer Spule ausreicht, um die gesamte Vorrichtung zu blockieren.

Diese Prüfmöglichkeit gibt es leider nicht bei Flüssig- Kristall-Anzeigevorrichtungen, da der zu deren Aktivierung aufgenommene Strom praktisch gleich Null ist, und deshalb ihr Wirkungsgrad nicht leicht prüfbar ist. Aufgrund der sich daraus ergebenden Schwierigkeiten in ihrer gesetzlichen Ge­ nehmigung und Zulassung werden sie in der Praxis bei den genannten Arten von Vorrichtungen nicht verwandt, obwohl der­ artige Anzeigevorrichtungen wirtschaftlich und zuverlässig sind, ein angenehmes Erscheinungsbild haben und praktisch keine Energie verbrauchen.

Gegenwärtig kann diesbezüglich der Wirkungsgrad einer Flüs­ sig-Kristall-Anzeigevorrichtung nur in Abständen und nicht automatisch über ein Handknopfhilfsprüfsystem geprüft werden, das nur dann alle Segmente der Vorrichtung gleichzeitig an­ zeigt, wenn keine Unregelmäßigkeiten auftreten, oder indem eine zweite parallel gesteuerte Anzeigevorrichtung benutzt wird, die es der Bedienungsperson erlaubt, Fehler über einen Vergleich zu ermitteln und die geeigneten Maßnahmen zu treffen.

Abgesehen davon, daß derartige Prüfungen kompliziert durch­ zuführen sind, haben sie auch den beträchtlichen Nachteil, daß fortlaufend eine Bedienungsperson dabei sein muß, was die Kosten erhöht und weiterhin zur Folge hat, daß die Ge­ fahr menschlicher Fehler zunimmt. Eine derartige, nicht fort­ laufend erfolgende Prüfung bedeutet wiederum, daß derartige Anzeigevorrichtungen nicht in Vorrichtungen oder Geräten benutzt werden können, die nicht wiederholbare Messungen, beispielsweise bezüglich der Abgabe von Kraft- oder Brenn­ stoff, ausführen und bei denen Maßnahmen sofort getroffen werden müssen, wenn Fehler auftreten, da sonst die ange­ zeigte Menge des bereits abgegebenen Produktes fehlerhaft wäre, und diese Menge nicht nochmals gemessen werden kann.

Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Schwierigkei­ ten vermieden werden und somit ein Verfahren zum Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades und des Steuerwirkungsgrades einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung geschaffen werden, das neben seiner Wirtschaftlichkeit eine wirksame, fortlau­ fende und automatische Überwachung des Zustandes der Flüs­ sig-Kristall-Anzeigevorrichtung erlaubt.

Das wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß jedes Seg­ ment der Anzeigevorrichtung der Platte eines Kondensators ähnelt, dessen andere Platte die Rückwand oder die Rückelek­ trode oder Rückseite der Anzeigevorrichtung ist, wobei die fortlaufend gemessene Kapazität des Kondensators zum Über­ wachen des elektrischen Wirkungsgrades der Flüssig-Kristall- Anzeigevorrichtung benutzt werden kann, indem diese mit ei­ nem größten und kleinsten Soll-Wert verglichen wird, und ein Überschreiten oder Unterschreiten dieser Soll-Werte dazu be­ nutzt wird, ein Sperrsignal zu erzeugen, das eine Änderung oder Störung im Kondensator als Folge seiner Beeinträchti­ gung mit der Zeit, einem Verlust an nematischer Flüssigkeit oder einer mechanischen Unterbrechung oder eines Bruches an­ zeigt.

Die Kapazität jedes Segmentes der Flüssig-Kristall-Anzeige­ vorrichtung kann in verschiedener Weise gemessen werden. Ei­ ne Möglichkeit besteht darin, die Stromänderungen zu messen, die in jedem Segment der Anzeigevorrichtung bei jedem Um­ schalten auftreten, dieses Verfahren ist jedoch ersichtlich mit hohen Kosten verbunden, da eine Anzahl von Stromanzei­ gern benötigt wird, die gleich der Anzahl der zu prüfenden Segmente ist. Ein einfacheres Verfahren besteht darin, die Stromänderungen zu messen, die nur in der Steuerschaltung der Rück- oder Gegenelektrode oder der Rückplatte bei jedem Umschalten jedes einzelnen Segmentes auftreten, dieses Ver­ fahren hat jedoch den Nachteil, daß eine fortlaufende Über­ wachung nicht möglich ist, da es notwendigerweise voraussetzt, daß nacheinander die einzelnen Segmente durch die Steuerung aktiviert werden. Das Vorhandensein einer unvermeidlichen pa­ rasitären Kapazität bedeutet darüber hinaus, daß die Messun­ gen unzuverlässig sind.

Derartige Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfah­ ren vermieden, bei dem die Kapazität jedes Segmentes der An­ zeigevorrichtung als Entlade- oder Aufladezeit des zugehöri­ gen Kondensators nach Unterbrechung der Segmentversorgung bestimmt wird, wobei diese Zeit offenkundig proportional zur Kapazität ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt schließ­ lich auch die Überwachung der Konsistenz oder Übereinstim­ mung des Rechteckwellensteuersignals mit dem entsprechenden Signal, das an jedem Segment der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, was das Fehlen von Fehlern in der elektrischen Schal­ tung der Steuerungen der Anzeigevorrichtung anzeigt, und das Vorliegen des kapazitiven Effektes überwacht, wodurch die fehlerfreie Verbindung der Steuerung zu den zugehörigen Seg­ menten der Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Diese Überwa­ chung wird direkt dadurch ausgeführt, daß zu bestimmten Zei­ ten das digitale Steuersignal mit der in einen digitalen Wert umgewandelten Spannung über jedem Segment verglichen wird.

Das Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung, bei der die Gegen­ elektrode oder die Rückseite von einem Generator mit einer Rechteckwelle versorgt wird, die mit einer geeigneten Pha­ senänderung durch das Steuersignal auch alle Segmente der Anzeigevorrichtung versorgt, so daß sie in Abhängigkeit da­ von, ob die zugehörige Versorgungswelle in ihrer Phase der Phase der Rechteckversorgungswelle der Rückseite entgegenge­ setzt oder damit phasengleich ist, sichtbar oder nicht sicht­ bar sind, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Segment der Anzeigevorrichtung die Segmentversor­ gungswelle in regelmäßigen zeitlichen Abständen t ₀ mit der quadrierten, am Segment liegenden Spannung verglichen wird, und jeder Unterschied aus diesem Vergleich zum Blockieren der Vorrichtung benutzt wird, die Versorgung des Segmentes über regelmäßige Zeitspannen t ₁ unterbrochen wird und ein Binärzäh­ ler die Zeit zu zählen beginnt und weiter zählt, die benötigt wird, bis die in einem digitalen Wert umgewandelte kapazitive Entlade- oder Aufladespannung des Segmentes sich von der Seg­ mentversorgungswelle unterscheidet, wobei der Ausgangswert dieses Zählers, der proportional zur Auflade- oder Entlade­ zeit, und somit zur Kapazität zwischen dem geprüften Segment und der Rückseite ist, dann mit einem größten oder kleinsten Soll-Zeitwert der Reihe nach über ein elektronisches ODER- Glied verglichen wird, um die Vorrichtung zu blockieren, wenn der Ausgangswert größer als der größte Wert oder kleiner als der kleinste Wert ist, und schließlich bei unterbrochener Segmentversorgung die Segmentversorgungswelle zu regelmäßi­ gen Zeitpunkten t ₂ innerhalb der Zeitspanne t ₁ mit der in ei­ nen digitalen Wert umgewandelten kapazitiven Entlade- oder Aufladespannung verglichen wird, so daß jede Ungleichheit dazwischen zum Zeitpunkt t ₂ zu einem Blockieren der Vorrich­ tung führt.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein be­ sonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer numerischen Flüssig-Kristall-Anzeigevor­ richtung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum fortlaufenden und automa­ tischen Überwachen des elektrischen Wir­ kungsgrades und der fehlerfreien Steuerung angewandt werden kann,

Fig. 2 eine perspektivische Teilschnittansicht längs der Linie A-A der in Fig. 1 darge­ stellten numerischen Flüssig-Kristall- Anzeigevorrichtung,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 4 die Wellenform verschiedener Signale, die an verschiedenen Punkten des Blockschalt­ bildes in Fig. 3 während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auftre­ ten.

In der Zeichnung ist eine Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung 1 dargestellt, die im wesentlichen aus einer transparenten Gegenelektrode oder Rückseite 2 und einer Reihe von Segmenten 3 besteht, die in Form der Zahl 8 parallel zur Rückseite 2 angeordnet sind, wobei diese Elemente jeweils zwei gegenüber­ liegende Glasscheiben 4 und 5 aufweisen, die Flüssig-Kristall­ material im mittleren Bereich 6 einschließen. Die Gegenelek­ trode oder Rückseite 2 ist über den elektrischen Leiter 7 mit einem Rechteckwellengenerator 8 verbunden, der in der Steuereinheit 9 enthalten ist, und wird mit einem Signal der in Fig. 4a dargestellten Wellenform versorgt. Die Segmente 3 sind jeweils über den elektrischen Leiter 10 und einen Schal­ ter 11 mit einem Exklusiv-ODER-Glied 12 verbunden, das die Rechteckwelle des Generators 8, der daran angeschlossen ist, nach Maßgabe des Steuersignals phasenmoduliert, das von ei­ ner logischen Steuereinheit, die nicht dargestellt ist, über den elektrischen Leiter 13 kommt.

Fig. 4b zeigt das Steuersignal für ein einzelnes Element, dem­ gemäß zum Zeitpunkt t* die Versorgungswelle für das Segment 3 in der in Fig. 4b dargestellten Weise von der Phasengleich­ heit mit der Rückseitenversorgungswelle (Fig. 4a) in eine dazu entgegengesetzte Phase übergeht, so daß das Segment sichtbar wird.

Jedes Segment 3 der Anzeigevorrichtung bildet mit der Rücksei­ te 2 eine Kapazität 14, deren Vorhandensein offenkundig die Wellenform der Spannung am Segment von der in Fig. 4c darge­ stellten Form in die in Fig. 4d auf der linken Seite darge­ stellten Form ändert, so daß zum Erzielen eines vergleich­ baren Signals die Spannung mit dieser Wellenform an einem Wandler 15 liegt, der sie quadriert, um ein Signal mit der in Fig. 4e dargestellten Wellenform an seinem Ausgang 16 ab­ zugeben. Die Spannung mit dieser Wellenform am Segment 3 und am Ausgang 16 (Wellenform von Fig. 4e) wird dann ei­ nem Komparator 17 zugeführt, der sie zu regelmäßigen Zeit­ punkten t ₀ in Fig. 4f, die durch eine Folgesteuerung 18 über den elektrischen Leiter 19 bestimmt werden, mit der Versor­ gungswelle des Segmentes 3 in Fig. 4c vergleicht, die am Aus­ gang des Elementes 20 auftritt, das - wie im Fall des Ele­ mentes 12 - ein Exklusiv-ODER-Glied ist, an dem die Recht­ eckwelle des Generators 8 und das Steuersignal auf der Lei­ tung 13 liegen. Wenn zum Vergleichszeitpunkt t ₀ im Gegen­ satz zu dem in Fig. 4 dargestellten Zustand die verglichenen Wellen nicht denselben Wert haben, ist das ein Anzeichen da­ für, daß Fehler in den elektrischen Schaltungen vorhanden sind, so daß der Komparator 17 an seinem Ausgang 21 ein Ak­ tivierungssignal liefert, um die Vorrichtung zu blockieren, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Der Schalter 11 wird über den Leiter 22 in regelmäßigen Zeit­ intervallen t, die durch die Folgesteuerung 18 bestimmt wer­ den, für eine Zeitspanne t ₁ geöffnet (siehe Fig. 4g), wobei gleichzeitig ein Binärzähler 23 über einen elektrischen Leiter 24 zu zählen beginnt. Da zu diesem Zeitpunkt das Seg­ ment 3 nicht mehr mit Energie versorgt wird, entlädt es seine Kapazität 14 mit einer gegebenen Entladungszeitkonstanten, wie es auf der rechten Seite von Fig. 4d dargestellt ist, so daß folglich die auf der rechten Seite von Fig. 4e darge­ stellte Wellenform am Ausgang 16 des Wandlers 15 auftreten wird.

Wie es deutlich in der Zeichnung dargestellt ist, wird die zuletzt genannte Welle zum Zeitpunkt t′ gleich Null, der dem Ende der Entladung des Kondensators entspricht, wobei sie von diesem Zeitpunkt t′ an von der Versorgungswelle in Fig. 4c des Segmentes 3 verschieden wird, so daß der Kompa­ rator 25, der diese beiden Signalwellen als Eingangssignale empfängt, ein Ausgangssignal 26 erzeugt, das den Zählvor­ gang des Zählers 23 genau zum Zeitpunkt t′ blockiert. Ein derartiger Zähler zählt somit die Zeit t′-t, die genau gleich der Entladezeit des Kondensators 14 ist. Dieser Zeit­ wert wird dann im Komparator 27 mit einem größten Soll-Wert 1_max und im Komparator 21 mit einem kleinsten Soll-Wert 1_min verglichen, so daß am Ausgang 29 des ODER-Gliedes 30 ein Signal auftritt, das die Blockiereinrichtung immer dann aktiviert, wenn die Entladezeit einen Wert außerhalb des Soll-Bereiches 1_max⁻ 1_min hat. Zu regelmäßigen Zeitpunkten t ₂ in Fig. 4h, die erneut durch die Folgesteuerung 18 über den elektrischen Leiter 31 bestimmt sind, wobei die Zeit­ punkte t ₂ innerhalb der Zeitspanne t ₁ gewählt sind, über die der Schalter 11 offen ist, prüft der Komparator 32 das Vor­ handensein oder Fehlen des kapazitiven Effektes 14. Wenn diesbezüglich zum Zeitpunkt t, an dem der Schalter 11 ge­ öffnet wird, keine Kapazität 14 vorhanden ist, wird das Segment 3 sofort auf den Massepegel 33 gleich Null gebracht und tritt somit am Eingang des Wandlers 15 eine Signalwel­ lenform auf, die in Fig. 4i dargestellt ist und zum Zeitpunkt t gleich Null wird Die Signalwellenform am Ausgang 16 des Wandlers 15 ist stattdessen in Fig. 4l dargestellt, wo­ bei deutlich ersichtlich ist, daß zum Zeitpunkt t ₂ der Kom­ parator 32 beim Analysieren der Signalwellenform in Fig. 4l und der Signalwellenform in Fig. 4c verschiedene Werte er­ kennt und somit am Ausgang 34 ein Aktivierungssignal für die Blockierungseinrichtung liefert.

Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung, bei dem die Ent­ lade- oder Aufladezeit eines Kondensators bestimmt wird, dessen Platten jedes Segment und die Rückseite oder Gegen­ elektrode der Anzeigevorrichtung sind, während die Versor­ gung jedes Segmentes unterbrochen ist, wobei diese Zeit über einen Binärzähler ermittelt wird, der zum Zeitpunkt der Abschaltung der Energieversorgung zu zählen beginnt und zu zählen aufhört, wenn die kapazititve Entlade- oder Ladespannung des Kondensators, umgewandelt in eine digita­ le Form, von der Wellenform des Versorgungssignals des Segmentes verschieden wird. Bei dem Verfahren wird auch die widerspruchsfreie oder fehlerfreie Steuerung und das Vor­ liegen des kapazitiven Effektes durch einen direkten Ver­ gleich überwacht.

Claims (1)

1. Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung, bei der die Ge­ genelektrode oder die Rückseite von einem Generator mit ei­ nem rechteckwellenförmigen Signal versorgt wird, das nach einer geeigneten Phasenänderung durch das Steuersignal auch alle Segmente der Anzeigevorrichtung versorgt, so daß diese in Abhängigkeit davon, ob die zugehörige Versorgungswelle eine zur Phase der Rechteckversorgungswelle der Rückseite entgegengesetzte Phase oder eine dazu gleiche Phase hat, entweder sichtbar oder nicht sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Segment der Anzeigevorrichtung die Segmentver­ sorgungswellenform zu regelmäßigen Zeitpunkten (t ₀) mit der am Segment liegenden Spannung nach ihrer Quadrierung vergli­ chen wird und Unterschiede aus diesem Vergleich zum Blockie­ ren der Vorrichtung herangezogen werden, die Versorgung des Segmentes für regelmäßige Zeitspannen (t ₁) unterbrochen wird und ein Binärzähler für die Zeit zu zählen beginnt und den Zählvorgang fortsetzt, die benötigt wird, damit die in ein digitales Signal umgewandelte kapazitive Entlade- oder Aufladespannung des Segmentes von der Segmentversorgungswel­ lenform verschieden wird, dieser Zählerausgangswert, der proportional zur Entlade- oder Aufladezeit und somit zur Kapazität zwischen dem geprüften Segment und der Rückseite ist, anschließend mit einem größten und einem kleinsten Soll-Zeitwert verglichen wird, um über ein elektronisches ODER-Glied die Vorrichtung zu blockieren, wenn der Ausgangs­ wert größer als der größte Wert oder kleiner als der kleinste Wert ist, und schließlich mit unterbrochener Seg­ mentversorgung die Segmentsversorgungswellenform zu regel­ mäßigen Zeitpunkten (t ₂) innerhalb der Zeitspanne (t ₁) mit der in ein digitales Signal umgewandelten kapazititven Ent­ lade- oder Aufladespannung verglichen wird, so daß eine da­ zwischen bestehende Ungleichheit zum Zeitpunkt (t ₂) ein Blockieren der Vorrichtung bewirkt.