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Der
Gegenstand der Erfindung ist ein passiver Indikator für das Vorliegen
von Spannung, der dazu verwendet wird, das Vorliegen von Spannung
in elektrischen Leitern, über
Hoch-, Mittel- und Niederspannung elektrisch bestromten Einrichtungen,
elektrischen Verteilsystemen und elektrischen Stromübertragungsleitungen
anzuzeigen, insbesondere solchen, die unter Hoch- und Mittel-Wechselspannung (AC)
arbeiten. Ein klares optisches Signal, das das Vorliegen einer elektrischen
Spannung anzeigt, wird in dem Displayelement des Indikators für das Vorliegen
von Spannung erzeugt, wenn der Indikator in ein elektrisches Feld
gesetzt wird, das von der elektrischen Spannung erzeugt wird, die
in dem untersuchten Leiter oder in der untersuchten Gerätekomponente
vorliegt.
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Aus
der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 61-003069 ist ein Display bekannt, das
stromführende
Leiter detektiert. Diese Einrichtung soll die Intensität eines
elektrischen Felds in der Nähe
von stromführenden
Leitern detektieren, indem die Schwellwertspannung eines Flüssigkristalldisplays
verwendet wird. Ein bekanntes Flüssigkristalldisplay
(LCD) mit zwei Elektroden und einem Flüssigkristallelement ist mit
zusätzlichen
Elektroden versehen, von denen eine an der vorderen Oberfläche des Displays
und die andere an seiner hinteren Oberfläche angebracht ist, wobei die
Elektrode an der hinteren Oberfläche
diejenige ist, die auf der Oberfläche des Objekts platziert wird,
das auf das Vorliegen eines elektrischen Felds in seiner unmittelbaren
Nähe getestet
wird. Beide Elektroden des Displays sind elektrisch mit den zusätzlichen
Elektroden verbunden, so dass jede zusätzliche Elektrode mit einer
anderen Elektrode des LCD verbunden ist. Wegen der zusätzlichen
Elektroden übersteigt
die von dem elektrischen Feld des getesteten Objekts erzeugte Potentialdifferenz
zwischen den beiden Elektroden des Flüssigkristallelements des Displays
den Schwellwert des Displays. Immer wenn das untersuchte Objekt
stromführend
ist, zeigt das Flüssigkristallelement ordnungsgemäß das Vorliegen
von Spannung an, was durch das Displayfenster beobachtet wird.
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Aus
der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 63 021568 ist ein hochspannungsanzeigendes
Display bekannt. Der Indikator umfasst ein Flüssigkristalldisplayelement
mit zwei transparenten Elektroden und einem Stromsammler in Form
einer flachen Platte, die auf einer Seite des Displayelements positioniert
ist. Wenn der Indikator zwischen einem unter hoher Spannung stehenden
Leiter und einem Massepotential platziert wird, wird sein Stromsammler
kapazitiv an den Hochspannungsleiter gekoppelt, während eine
der Displayelektroden kapazitiv an die Masse gekoppelt wird und
eine Schwellwertspannung zwischen den beiden transparenten Elektroden
eines Flüssigkristalldisplayelements
erzeugt wird, was die Anzeige des Vorliegens von Spannung durch
dieses Display gestattet.
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Aus
dem US-Patent Nr. 5,274,324 ist ein Indikator für eine spannungsführende Leitung
bekannt, der das Vorliegen von Spannung in einem elektrischen Leiter
eines Wechselstromverteilungssystems anzeigt. Der Indikator enthält ein Gehäuse, eine
Sonde, ein Massekopplungsglied, ein Statusanzeigemittel, ein Displayschaltungsmittel,
ein Paar elektrischer Testanschlüsse
und ein Testschaltungsmittel. Das Statusanzeigemittel ist eine hochohmige
Displayeinrichtung, und sie ist elektrisch an die Sonde und das Massekopplungsglied über das
Displayschaltungsmittel und an die Testanschlüsse über das Testschaltungsmittel
gekoppelt. Der Indikator wird nur in Verbindung mit der Isolierstange
(Hot Stick) eines Freileitungsmonteurs verwendet. Die hochohmige
Displayeinrichtung des Indikators umfasst ein Flüssigkristalldisplay.
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Eine
weitere bekannte Einrichtung zum Auffinden des Vorliegens und der
Polarisation von Gleichspannung (DC) und Detektieren des Vorliegens
von Wechselspannung (AC) ist die aus der US-Patentbeschreibung Nr.
4,139,820 bekannte Einrichtung. Die Einrichtung besteht aus einer
elektrischen Schaltung, die zwei elektrochrome Elemente, zwei Anschlussklemmen,
zwei Kondensatoren, zwei Widerstände
und zwei Dioden umfasst. Die ersten Ausgangsleitungen der Dioden
sind miteinander verbunden, und sie sind mit den ersten Ausgangsleitungen
jedes Widerstands und mit den ersten Ausgangsleitungen der elektrochromen
Elemente verbunden. Die zweiten Ausgangsleitungen der elektrochromen
Elemente sind elektrisch mithilfe der entsprechenden Kondensatoren
mit den zweiten Ausgangsleitungen der entsprechenden Widerstände, mit
den zweiten Ausgangsleitungen der entsprechenden Dioden und mit
den Anschlussklemmen verbunden. Die Anschlussklemmen der Einrichtung
sind mit den Testpunkten der analysierten Schaltung verbunden, und
wenn eine Spannung zwischen ihnen vorliegt, bewirkt sie eine Verfärbung der
elektrochromen Elemente. Das Vorliegen einer in einer Richtung polarisierten
Gleichspannung wird durch eine Verfärbung eines elektrochromen
Elements demonstriert, und das Vorliegen einer in der entgegengesetzten Richtung
polarisierten Gleichspannung manifestiert sich durch Verfärbung des
anderen elektrochromen Elements. Gleichzeitige Verfärbung beider
Elemente zeigt das Vorliegen einer Wechselspannung an. Wenn die
Spannung zwischen den Anschlussklemmen der Einrichtung abklingt,
entfärben
sich das oder die elektrochromen Elemente.
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Die
vorgelegten Lösungen
verwenden ein Flüssigkristall- oder ein elektrochromes
elektrooptisches Element als das Displayelement. Das charakteristische
Merkmal jener Elemente ist, dass sich ihre optischen Eigenschaften
eindeutig ändern,
nachdem sie in ein elektrisches Feld gesetzt oder nachdem sie an
elektrische Spannung ange schlossen worden sind. Die Änderung
manifestiert sich als Änderung der
Farbe oder Farbintensität
jener Elemente, Änderung
der Charakteristiken der Reflexion, Brechung, Diffusion oder Polarisation
von Licht durch die Elemente. Bekannte elektrochrome Displays werden
in der Praxis als Einrichtungen verwendet, die das Vorliegen von
Spannung in verschiedenen Batterien anzeigen. Ein Beispiel für eine derartige
Lösung
wird in der US-Patentbeschreibung
Nr. 5,737,114 vorgelegt.
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Neben
den Flüssigkristall-
oder elektrochrome elektrooptische Elemente verwendenden Displays
sind auch die elektrophoretischen Displays bekannt. Beispielsweise
ist aus der US-Patentbeschreibung Nr. 6,120,588 ein elektrophoretisches
Display bekannt, das eine obere transparente Elektrode, eine untere
Elektrode und positiv geladene Teilchen einer Farbe und negativ
geladene Teilchen einer anderen Farbe enthaltende Mikrokapseln umfasst.
Das Anlegen von Spannung an die Elektroden bewirkt je nach der Polarisation
der angelegten Spannung, dass sich die Teilchen einer spezifischen
Farbe zu der Oberfläche
der Mikrokapsel bewegen, was zu einer erkennbaren Farbänderung
des Displays führt.
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Der
praktische Einsatz von elektrophoretischen Displays als Batterieladeindikatoren
ist bekannt. Beispielsweise ist aus der US-Patentbeschreibung Nr.
6,118,426 ein Batterieindikator bekannt, der Folgendes umfasst:
ein elektrophoretisches Display, wobei die erste und die zweite
Elektrode an dem Display haften, ein nichtlineares elektrisches
Element, das bevorzugt eine Diode umfasst, das die Batteriespannung
zu der ersten Elektrode leitet, wenn die Batteriespannung einen
vordefinierten Schwellwert übersteigt,
einen elektrisch mit der Batterie und der zweiten Elektrode verbundenen
Spannungsteiler und einen mit dem nichtlinearen elektrischen Element verbundenen
Widerstand. Spannung von der Batterie, über das nichtlineare elektrische Element
der ersten Elektrode zugeführt,
wird in Verbindung mit Spannung von der Batterie, die durch den
Spannungsteiler läuft,
der zweiten Elektrode zugeführt
und erzeugt das elektrische Feld, das ausreicht, um das Display zu
aktivieren. Wenn die Spannung unter den Schwellwert abfällt, wird
das Potential von der ersten Elektrode durch den Widerstand weggetragen,
was zu einer Änderung
bei der Polarisation des elektrischen Felds in dem Display und einer Änderung
bei seinem Aussehen führt.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines passiven
Indikators für
das Vorliegen von Spannung mit einer Form einer mehrschichtigen
Platte, die zwei stromleitende Schichten und eine Zwischenschicht
mit einer Struktur umfasst, die elektrooptische Eigenschaften zeigt
und dazwischenliegt, wobei die Zwischenschicht ein Displayelement
des Indikators ist und die leitenden Schichten Elektroden des Displayelements
sind, und sie sind elektrisch miteinander mithilfe einer Diode verbunden,
und zwischen der Zwischenschicht und einer der leitenden Schichten
befindet sich eine dielektrische Schicht, die von der Zwischenschicht
durch eine zusätzliche
stromleitende Schicht getrennt ist, und eine der leitenden Schichten
ist zumindest teilweise transparent.
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Bei
einer Variante der Erfindung ist die Zwischenschicht des Indikators
bevorzugt eine elektrophoretische Struktur.
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Bei
der zweiten Variante der Erfindung kann die Zwischenschicht des
Indikators auch eine elektrooptische Struktur auf Flüssigkristallbasis
sein.
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Bei
der dritten Variante der Erfindung kann die Zwischenschicht des
Indikators auch eine elektrochrome Struktur sein.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
passiven Indikators für
das Vorliegen von Spannung mit einer Form einer mehrschichtigen
Platte, die zwei stromleitende Schichten und eine Zwischenschicht
mit einer Struktur umfasst, die elektrooptische Eigenschaften zeigt
und dazwischenliegt, wobei die Zwischenschicht ein Displayelement
des Indikators ist und die leitenden Schichten Elektroden des Displayelements
sind, und mindestens eine der stromleitenden Schichten ist in kleinere leitende
Oberflächen
unterteilt, die voneinander getrennt sind und nicht miteinander
in Kontakt stehen, die an der Zwischenschicht haften und elektrisch
mit der anderen stromleitenden Schicht verbunden sind, oder mit
den individuellen leitenden Oberflächen, in die die andere stromleitende
Schicht unterteilt ist, mithilfe von Dioden, deren Elektroden in
entgegengesetzten Richtungen bezüglich
der angeschlossenen stromleitenden Schichten oder ihrer leitenden
Oberflächen
orientiert sind, und mindestens eine der leitenden Oberflächen ist
zumindest teilweise transparent.
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Bevorzugt
ist die Zwischenschicht des Indikators in dieser Variante der Erfindung
eine elektrophoretische Struktur.
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Die
Zwischenschicht des Indikators in dieser Variante der Erfindung
kann auch eine elektrochrome Struktur sein.
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Der
Vorteil des passiven Spannungsindikators gemäß der Erfindung ist seine einfache
Struktur. Der Spannungsindikator erfordert weder seine eigene Stromquelle
noch eine ohmsche Verbindung zu der Quelle der getesteten Spannung.
Die Anzeige basiert nur auf der Empfindlichkeit gegenüber dem
in der direkten Nähe
von unter Spannung stehenden Leitern und Geräten vorliegenden elektrischen
Feld, und seine Ablesung kann mit dem bloßen Auge aus einer sicheren
Entfernung erfolgen.
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Dadurch
kann die ablesende Person Kontakt mit solchen Leitern oder Geräten vermeiden.
Dadurch können
auch Isolationselemente in der Indikatorstruktur eliminiert werden.
Der Einsatz einer oder mehrerer Dioden bewirkt, dass die Empfindlichkeit des
Indikators gegenüber
der Gleichstromkomponente eines elektrischen Felds viel niedriger
als seine Empfindlichkeit gegenüber
der Wechselstromkomponente dieses Felds sein kann, was die Indikatorablesungen
unabhängig
von statischen Ladungen macht, die sich oftmals auf der Oberfläche von
unter Spannung stehenden Mittel- und Hochspannungsleitern und -geräten sammeln,
und ist sehr nützlich,
wenn der Indikator auf mit Wechselspannung betriebene Leistungsgeräte angewendet
wird.
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Der
Gegenstand der Erfindung wird in den Zeichnungen vorgelegt, bei
denen 1 die Variante des passiven
Indikators in axonometrischer Projektion zeigt, 1a, 3a, 1b – ein Fragment
der Zwischenschicht des Indikators in verschiedenen Versionen, 2 – eine
weitere bekannte Variante des Indikators mit der dielektrischen
Schicht im Querschnitt, 3 – die erste
Ausführungsform
des Indikators mit der zusätzlichen
leitenden Schicht im Querschnitt, 4 bis 6 – Varianten
der zweiten Ausführungsform
des Indikators in axonometrischer Projektion, wobei die nichttransparente
leitende Schicht, die transparente Schicht oder beide leitenden
Schichten in kleinere leitende Oberflächen unterteilt sind, und 7 – ein
Beispiel für
eine praktische Anwendung des Indikators.
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Der
passive Indikator für
das Vorliegen von Spannung ist eine flexible mehrschichtige Platte 1, die
aus einer transparenten stromleitenden Schicht 2, einer
Zwischenschicht 3 des Indikators, die an der leitenden
Schicht 2 haftet, und einer anderen nichttransparenten
leitenden Schicht 4, die an der Zwischenschicht 3 auf
ihrer gegenüberliegenden
Seite haftet, besteht. Die Zwischenschicht 3 enthält ein Material
oder eine Struktur, das oder die elektrooptische Eigenschaften manifestiert,
was eine Änderung
bei den optischen Eigenschaften dieses Materials oder dieser Struktur
bewirkt, wenn es oder sie in einem elektrischen Feld platziert wird,
dessen Kräfte
senkrecht zu der Oberfläche
dieser Schicht orientiert sind. Die leitenden Schichten 2 und 4 sind
die Indikatorelektroden, zwischen denen das Displayelement des Indikators
in einer Form der Zwischenschicht 3 platziert ist. Die
leitenden Schichten 2 und 4 sind mithilfe einer
Diode 5 miteinander verbunden. Ein Anschluss der Diode 5,
der ihr Kathodenausgang 6 ist, ist elektrisch mit der transparenten
leitenden Schicht 2 verbunden. Der andere Anschluss der
Diode 5, der ihr Anodeneingang 7 ist, ist mit
der nichttransparenten leitenden Schicht 4 verbunden. In
einem anderen, in der Zeichnung nicht gezeigten Fall, können die
leitenden Schichten 2 und 4 mithilfe der Diode 5 derart
miteinander verbunden sein, dass ein Anschluss der Diode 5,
der ihr Anodeneingang 7 ist, elektrisch mit der transparenten
leitenden Schicht 2 verbunden ist, und der zweite Ausgang
der Diode 5, der ihr Kathodenausgang 6 ist, mit
der nichttransparenten leitenden Schicht 4 verbunden ist.
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Die
Zwischenschicht 3 in der bevorzugbaren Ausführungsform
des Indikators, wie in 1a vorgestellt,
ist eine elektrophoretische Struktur, die elektrophoretische Kapseln 8 enthält, die
mit einem dielektrischen Fluid gefüllt sind, das positiv geladene Teilchen 9a und
negativ geladene Teilchen 9b enthält. Unter Versuchsbedingungen
der Erfindungsanwendung, wenn der Indikator in einem elektrischen Wechselfeld
mit einer gemittelten Amplitude von 1 kV/cm und einer Frequenz von
50 Hz platziert wurde, erhielt man sichtbare Änderungen bei der Farbe des Displays
nicht später
als 1 Sekunde nach der Platzierung. Je nach der Polarisation der
Diode ändert
sich die Displayfarbe zu Schwarz oder Weiß. Platzierung des Indikators
in einem elektrischen Gleichfeld ähnlicher Amplitude führt nicht zu
sichtbaren Änderungen bei
der Farbe des Displays ungeachtet der Polarisation des Feldes. Bei
der Versuchsausführungsform der
Erfindung wurde die elektrochrome Struktur Ink-In-MotionTM, hergestellt von E INK Corporation, zusammen
mit einer typischen Halbleiterdiode vom Typ 1N4148 verwendet.
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Bei
einem weiteren, in 1b gezeigten Indikator
ist die Zwischenschicht 3 eine elektrochrome Struktur.
Eine derartige Struktur besteht aus einer elektrochromen Schicht 12,
die eine elektrochrome Verbindung, Elektrolyt 13 in flüssiger oder
fester Form und eine Schicht aus Ionenakkumulator 14 enthält. Wenn
Elektrolyt in flüssiger
Form verwendet wird, ist die Zwischenschicht 3 ein geschlossenes Gefäß. Bei der
Versuchsausführungsform
des Indikators gemäß der Erfindung
kann die elektrochrome Schicht 14 aus Wolframtrioxid WO3 bestehen, die Ionenakkumulatorschicht 14 kann
aus Iridiumoxid IrOx bestehen und der Elektrolyt 13 kann
eine Lösung
aus Lithiumperchlorat LiClO4 in Propylencarbonat
(PC) sein.
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Bei
einer weiteren Variante des Indikators, die in 2 vorgelegt
ist, gibt es eine zwischen der Zwischenschicht 3 und der
leitenden Schicht 4 platzierte flexible dielektrische Schicht 15.
Die Funktion dieser Schicht besteht im Reduzieren der elektrischen
Kapazität
und dem Erhöhen
des Imaginärteils der
Impedanz zwischen den leitenden Schichten 2 und 4,
was eine Zunahme der zwischen jenen Elektroden durch das getestete
elektrische Feld erzeugten Spannung und somit eine Erhöhung der
Indikatorempfindlichkeit verursacht. Damit der Realteil der Impedanz
der Schicht 15 herabgesetzt und die in der Zwischenschicht 3 erzeugte
Gleichspannungskomponente heraufgesetzt wird, kann die Schicht 15 auch aus
dielektrischem Material mit schwacher Stromleitfähigkeit hergestellt sein, beispielsweise
einem mit Ruß dotierten
Polymer. Alternativ kann die dielektrische Schicht 15 zwischen
der Zwischen schicht 3 und der leitenden Schicht 2 platziert
sein, was in der Zeichnung nicht gezeigt ist. In beiden Fällen sind
die leitenden Schichten 2 und 4 mithilfe der Diode 5 wie in
den früher
beschriebenen Ausführungsformen
miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsformvariante der Erfindung
ist die Zwischenschicht 3 eine der in 1a und 1b gezeigten elektrooptischen Strukturen.
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Bei
der in 3 vorgestellten ersten Ausführungsform
der Erfindung ist zwischen der Zwischenschicht 3 und der
leitenden Schicht 4 die flexible dielektrische Schicht 15 platziert,
die mithilfe einer flexiblen zusätzlichen
leitenden Schicht 16 von der Zwischenschicht 3 getrennt
ist. Der Zweck der zusätzlichen
leitenden Schicht 16 besteht darin, die Verbindung zusätzlicher
Widerstands- oder Kapazitätselemente
parallel zu der Zwischenschicht 3 oder parallel zu der
dielektrischen Schicht 15 zu gestatten. Der Zweck der Widerstands-
oder Kapazitätselemente
ist die Einstellung des Real- und Imaginärteils der Impedanz über jenen
Schichten, was die entsprechende Aufteilung der Gleichspannungs-
und Wechselspannungskomponente zwischen den Schichten liefert. Bei
dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die leitende Schicht 16 elektrisch mithilfe
eines Widerstandselements 17 mit der leitenden Schicht 4 verbunden.
Das Widerstandselement reduziert auch, wenn es auf diese Weise geschaltet
ist, die Indikatorantwortzeit nach dem Abschalten des elektrischen Felds,
wenn eine elektrochrome Schicht wie etwa die von 1c als
die Zwischenschicht 3 verwendet wird. Die dielektrische
Schicht 15 kann zwischen der Zwischenschicht 3 und
der leitenden Schicht 2 platziert werden, was in der Zeichnung
nicht gezeigt ist. In beiden Fällen
sind die leitenden Schichten 2 und 4 mithilfe
der Diode 5 wie in den früher beschriebenen Ausführungsformen
miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsformvariante der Erfindung
ist die Zwischenschicht 3 eine der elektrooptischen Strukturen,
die mit jenen in 1a, 3a und 1b identisch sind.
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Die
in 3a gezeigte Zwischenschicht 3 ist eine
Struktur auf Flüssigkristallbasis,
die in den Poren eines polymerbindenden Materials 10 enthaltene Flüssigkristalltröpfchen 11 umfasst.
Solche Strukturen sind als polymerdispergierte Flüssigkristallstrukturen
bekannt, abgekürzt
zu PDLC (polymer dispersed liquid crystal). Zum Konstruieren des
Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Versuchsbedingungen kann eine von der Firma
Polytronix hergestellte PolyvisionTM-Membran
verwendet werden. Bei dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erhält
unter Verwendung der PDLC-Struktur in der Versuchsausführungsform
des Indikators gemäß der Erfindung
die leitende Schicht 4 auf der der Zwischenschicht 3 benachbarten
Seite ein in der Zeichnung nicht gezeigtes gedrucktes Muster, und die
leitende Schicht 2 ist über
ihre ganze Oberfläche hinweg
transparent. Wenn der Indikator in ein elektrisches Feld mit einem
den Schwellwert übersteigenden
Wert platziert wird, wird die Zwischenschicht 3 transparent
und zeigt das gedruckte Muster auf der leitenden Schicht 4.
Wenn das elektrische Feld abgeschaltet wird, kehrt die Zwischenschicht
des Indikators 3 zu dem lichtdiffundierenden Zustand zurück und die
Oberfläche
des Indikators wird homogen. Die Zwischenschicht 3 kann
auch eine andere elektrooptische Struktur sein, beispielsweise eine
von bekannten Strukturen auf der Basis von nematischen oder ferroelektrischen
Flüssigkristallen.
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Bei
anderen Ausführungsformvarianten
der Erfindung, in der Zeichnung nicht gezeigt, besteht die dielektrische
Schicht 15 aus mehreren dielektrischen Schichten, die aneinander
haften und aus verschiedenen Materialien hergestellt sind.
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Bei
einer in 4 gezeigten Variante der zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist der passive Indikator für das Vorliegen von Spannung
eine flexible mehrschichtige Platte 40, die aus Folgendem besteht:
einer transparenten stromleitenden Schicht 42, einer Zwischenschicht 43 des
Indikators, die an der leitenden Schicht 42 haftet, und
einer anderen, nichttransparenten leitenden Schicht 44,
die an der Zwischenschicht 43 auf ihrer gegenüberliegenden Seite
haftet, wobei die Schicht 44 in kleinere leitende Oberflächen 44a und 44b unterteilt
ist, die voneinander getrennt sind und nicht miteinander in Kontakt stehen.
Jene leitenden Oberflächen
sind an der Zwischenschicht 43 angebracht. Die Zwischenschicht 43 enthält ein Material
oder eine Struktur, das oder die elektrooptische Eigenschaften zeigt,
die bewirken, dass die optischen Eigenschaften dieses Materials oder
dieser Struktur sich ändern,
wenn es oder sie in einem elektrischen Feld platziert wird, dessen
Kräfte senkrecht
zu der Oberfläche
dieser Schicht orientiert sind. Die leitenden Schichten 42 und 44 sind
die Indikatorelektroden, zwischen denen das Indikatordisplayelement
mit einer Form der Zwischenschicht 43 platziert wird. Bei
dem Indikator gemäß dieser
Ausführungsformvariante
der Erfindung sind die leitende Schicht 42 und die leitende
Oberfläche 44a mithilfe einer
Diode 45a miteinander verbunden, während die leitende Schicht 42 und
die leitende Schicht 44b mithilfe einer Diode 45b miteinander
verbunden sind. Ein Anschluss der Diode 45a, der ihr Kathodenausgang 46a ist,
ist elektrisch mit der transparenten leitenden Schicht 42 verbunden.
Der zweite Anschluss der Diode 45a, der ihr Anodeneingang 47a ist,
ist mit der nichttransparenten leitenden Schicht 44a verbunden.
Ein Anschluss der Diode 45b, der ihr Anodeneingang 47b ist,
ist elektrisch mit der transparenten leitenden Schicht 42 verbunden.
Der andere Anschluss der Diode 45b, der ihr Kathodenausgang 46b ist,
ist mit der nichttransparenten leitenden Oberfläche 44b verbunden.
Bei dieser Ausführungsformvariante
der Erfindung ist die Zwischenschicht 43 eine der elektrooptischen
Strukturen, identisch zu jenen in 1a und 1c gezeigten.
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Bei
einer weiteren, in 5 gezeigten Variante
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist der passive Indikator für das Vorliegen von Spannung eine
flexible mehrschichtige Platte 50, die aus einer transparenten
stromleitenden Schicht 52 besteht, die in kleinere leitende
Oberflächen 52a und 52b unterteilt
ist, die voneinander getrennt sind und nicht miteinander in Kontakt
stehen. Jene Oberflächen
sind an einer Zwischenschicht 53 angebracht. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Zwischenschicht 53 des Indikators haftet eine
weitere, nichttransparente leitende Schicht 54. Die Zwischenschicht 53 enthält ein Material
oder eine Struktur, das oder die elektrooptische Eigenschaften zeigt,
die eine Veränderung
der optischen Eigenschaften dieses Materials oder dieser Struktur
verursachen, wenn es in einem elektrischen Feld platziert wird,
dessen Kräfte
senkrecht zu der Oberfläche
dieser Schicht orientiert sind. Die leitenden Schichten 52 und 54 sind
die Indikatorelektroden, zwischen denen das Indikatordisplayelement mit
einer Form der Zwischenschicht 53 platziert ist. Bei dem
Indikator gemäß der vorliegenden
Ausführungsformvariante
der Erfindung sind die transparente leitende Oberfläche 52a und
die nichttransparente leitende Oberfläche 54 mithilfe einer
Diode 55a miteinander verbunden, während die transparente leitende
Oberfläche 52b und
die nichttransparente leitende Schicht 54 mithilfe einer
Diode 55b miteinander verbunden sind. Ein Anschluss der
Diode 55a, der ihr Kathodenausgang 56a ist, ist
elektrisch mit der transparenten leitenden Oberfläche 52a verbunden.
Der andere Anschluss der Diode 55a, der ihr Anodeneingang 57a ist,
ist mit der nichttransparenten leitenden Oberfläche 54 verbunden.
Ein Anschluss der Diode 55b, der ihr Anodeneingang 57b ist,
ist elektrisch mit der transparenten leitenden Oberfläche 52b verbunden.
Der andere Anschluss der Diode 55b, der ihr Kathodenausgang 56b ist,
ist mit der nichttransparenten leitenden Schicht 54 verbunden. Bei
dieser Ausführungsformvariante
der Erfindung ist die Zwischenschicht 53 eine der elektrooptischen Strukturen,
identisch mit jenen in 1a und 1c gezeigten.
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Bei
der nächsten,
in 6 gezeigten Variante der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ist der passive Indikator für das Vorliegen von Spannung eine
flexible mehrschichtige Platte 60, die aus einer transparenten
stromleitenden Schicht 62 besteht, die in kleinere leitende
Oberflächen 62a und 62b unterteilt
ist, die voneinander getrennt sind und nicht miteinander in Kontakt
stehen. Jene Oberflächen
sind an der Zwischenschicht 63 angebracht. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Zwischenschicht 63 des Indikators haftet eine
weitere, nichttransparente leitende Schicht 64, die in
kleinere leitende Oberflächen 64a und 64b unterteilt
ist, die voneinander getrennt sind und keinen Kontakt miteinander
aufweisen. Jene Oberflächen
sind an der Zwischenschicht 63 angebracht. Die Zwischenschicht 63 enthält ein Material
oder eine Struktur, das oder die elektrooptische Eigenschaften zeigt,
die eine Veränderung
der optischen Eigenschaften dieses Materials oder dieser Struktur
verursachen, wenn es in einem elektrische Feld platziert wird, dessen
Kräfte
senkrecht zu der Oberfläche
dieser Schicht orientiert sind. Die leitenden Schichten 62 und 64 sind
die Indikatorelektroden, zwischen denen das Indikatordisplayelement mit
einer Form der Zwischenschicht 63 platziert ist. Bei der
Ausführungsform
des Indikators gemäß dieser
Variante der Erfindung sind die transparente leitende Oberfläche 62a und
die nichttransparente leitende Oberfläche 64a mithilfe einer
Diode 65a miteinander verbunden, während die transparente leitende Oberfläche 62b und
die nichttransparente leitende Oberfläche 64b mithilfe einer
Diode 65b miteinander verbunden sind. Ein Anschluss der
Diode 65a, der ihr Kathodenausgang 66a ist, ist
elektrisch mit der transparenten leitenden Oberfläche 62a verbunden.
Der andere Anschluss der Diode 65a, der ihr Anodeneingang 67a ist,
ist mit der nichttransparenten leitenden Oberfläche 64a verbunden.
Zudem ist ein Anschluss der Diode 65b, der ihr Anodeneingang 67b ist,
elektrisch mit der transparenten leitenden Oberfläche 62b verbunden.
Der andere Anschluss der Diode 65b, der ihr Kathodenausgang 66b ist,
ist mit der nichttransparenten leitenden Schicht 64b verbunden. Wie
zuvor wird bei dieser Ausführungsformvariante der
Erfindung die Zwischenschicht 63 durch elektrooptische
Strukturen gebildet, die mit den in 1a und 1c gezeigten Strukturen identisch sind.
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Die
verschiedenen Ausführungsformvarianten
der Erfindung, in den Zeichnungen gezeigt, erschöpfen nicht alle die möglichen
Ausführungsformen.
Die Beschreibung legt kein derartiges Ausführungsbeispiel vor, wobei die
Zwischenschicht 3, 43, 53, 63 in
kleinere Felder unterteilt ist, die voneinander getrennt sind und
an einer der leitenden Schichten oder an der dielektrischen Schicht
angebracht sind. In diesem Fall können die nichttransparente
leitende Schicht oder die transparente leitende Schicht oder beide
leitenden Schichten gleichzeitig in kleinere Oberflächen unterteilt
sein. Eine ähnliche
Unterteilung der Zwischenschicht kann in dem Fall angewendet werden,
wenn eine dielektrische Schicht zwischen der Zwischenschicht und
einer der leitenden Schichten verwendet wird, und wenn eine dazwischenliegende
leitende Schicht verwendet wird. Die letzteren Schichten können ebenfalls
in kleinere Oberflächen
unterteilt sein. Die Anzahl möglicher Ausführungsformen
steigt erheblich an, wenn die leitenden Schichten, die Zwischenschicht,
die dielektrische Schicht oder die dazwischenliegende leitende Schicht
in mehr als zwei Oberflächen
oder zwei Felder unterteilt sind. In jedem solcher Fälle jedoch
sind die auf beiden Seiten der Zwischenschicht liegenden individuellen
Elektroden des Indikators mithilfe von Dioden zusammengeschaltet.
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Außerdem können die
in der gleichen Schicht auf einer Seite der Zwischenschicht liegenden
oder auf beiden Seiten der Zwischenschicht liegenden individuellen
Elektroden des Indikators mithilfe verschiedener Arten von Widerstands-
oder Kapazitätselementen
elektrisch miteinander gekoppelt sein. Die Verwendung zusätzlicher
Verbindungen zwischen individuellen Elektroden gestattet die Einstellung
der Empfindlichkeit und der Antwortzeiten der Einrichtung.
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Bei
allen Varianten der Ausführungsform
der Erfindung können
die transparenten leitenden Schichten in Form einer Schicht aus
Zinnoxid-dotiertem Indiumoxid (ITO), das auf Polyestersubstrat abgeschieden
ist, hergestellt sein. Die leitenden Schichten, die nicht transparent
zu sein brauchen, können
hergestellt werden durch Abscheiden einer metallischen, Graphit-
oder elektrisch leitenden Polymerschicht.
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Bei
dem Beispiel der praktischen Realisierung der in 7 vorgestellten
Erfindung bewirkt die Platzierung des Indikators gemäß der in 5 gezeigten bevorzugbaren Ausführungsform
der Erfindung in einem elektrischen Wechselfeld E, senkrecht zu
der Oberfläche
der Schichtplatte 50 des Indikators orientiert, erzeugt
durch Wechselspannung 72, mithilfe eines eingeschalteten
Unterbrecherschalters 73 der Einrichtung 71 zugeführt, schematisch
in Form eines Drahts gezeigt, Änderungen
an den optischen Eigenschaften der Zwischenschicht 53,
die eine in 1a gezeigte elektrophoretische
Struktur ist. Die Änderungen
manifestieren sich beispielsweise durch das Verdunkeln oder Aufhellen
der Zwischenschichtfarbe, was mit bloßem Auge leicht durch die transparenten
leitenden Oberflächen 52a und 52b zu
sehen ist.
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Insbesondere
bewirkt die Erzeugung des einen gegebenen Schwellwert übersteigenden
elektrischen Wechselfelds E die Ausbildung eines positiven Potentials
auf der leitenden Oberfläche 52a bezüglich des
Potentials der leitenden Schicht 54 und die Ausbildung
eines negativen Potentials auf der leitenden Oberfläche 52b bezüglich des
Potentials der leitenden Schicht 54. Dies bewirkt eine
elektrophoretische Migration positiv geladener Teilchen 9a in
Richtung der transparenten leitenden Oberfläche 52b, so dass ihre
Farbe durch diese Oberfläche
hindurch sichtbar wird, und analog eine Migration negativ geladener
Teilchen 9b in Richtung der transparenten leitenden Oberfläche 52a,
deren Farbe, Farbsättigung
oder Helligkeit, von der Farbe der Teilchen 9a verschieden,
durch diese leitende Oberfläche
hindurch sichtbar wird. Infolgedessen erscheint ein Kontrast zwischen
den Oberflächen 52a und 52b,
der mit dem bloßem
Auge gesehen werden kann und der das Vorliegen von Spannung in der
Einrichtung 71 signalisiert. Die Oberflächen, in die die leitende Schicht 52 unterteilt
ist, können
ebenfalls eine andere Gestalt als die in der Zeichnung gezeigte
aufweisen, beispielsweise in Form eines Musters oder einer Inschrift,
was das Erscheinen eines kontrastierenden Musters oder einer kontrastierenden
Inschrift jener Gestalt verursacht, wenn Spannung an die Einrichtung 71 angelegt
wird.