WO2013010939A1 - Electrical device having a display - Google Patents

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light
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Eric Chemisky
Slava Friesen
Rainer Nicklis
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Siemens Aktiengesellschaft
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Abstract

The invention relates to an electrical device (1), comprising a display (4) that comprises background lighting (8) having at least one light-emitting diode (7), a control device (6) for controlling the light-emitting diode (7), and a photosensor having a downstream evaluation circuit (10) for detecting the ambient brightness and controlling the control device (6) in order to control the light-emitting diode (7) according to the detected ambient brightness. In order to expand the functionality of the display (4) having the background lighting (8), the photosensor is composed of the at least one light-emitting diode (7), wherein a controllable switching device (9, 9') separates the light-emitting diode (7) from the control device (6) during a specified time interval in order to detect the ambient brightness. A discriminator unit (17) examines brightness fluctuations contained in the detected ambient brightness for specified properties and produces an output signal (23, 24, 25, 26, 27) if such brightness fluctuations are detected.

Description

Beschreibung description
Elektrisches Gerät mit einem Display Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem Dis¬ play, das eine Hintergrundbeleuchtung mit mindestens einer Leuchtdiode aufweist, einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leuchtdiode und einem Fotosensor mit nachgeordneter Auswerteschaltung zur Erfassung der Umgebungshelligkeit und Steuerung der Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leuchtdiode in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungshelligkeit. The invention relates to an electrical device with a dis ¬ play having a backlight with at least one light emitting diode, a control device for controlling the light emitting diode and a photosensor with downstream evaluation circuit for detecting the ambient brightness and control of the control device for controlling the light emitting diode depending on the detected ambient brightness.
Ein derartiges Gerät ist aus der US 2005/0151665 AI bekannt. Aus der EP 1 781 071 AI ist eine LED-Signallampe bekannt, bei der die Leuchtdiode selbst als Fotosensor dient. Zur Erfas¬ sung der Umgebungshelligkeit trennt eine steuerbare Schalt¬ einrichtung die Leuchtdiode während vorgegebener Zeitintervalle von der Steuereinrichtung ab und schaltet sie stattdes- sen an die Auswerteinrichtung. Such a device is known from US 2005/0151665 AI. From EP 1 781 071 AI an LED signal lamp is known in which the light-emitting diode itself serves as a photosensor. For Erfas ¬ solution of the ambient brightness ¬ a controllable switching means separates the light emitting diode during predetermined time intervals by the control device and switches them Instead, to the evaluation device.
Aus der US 2010/231197 AI ist es bekannt, die Ansteuerung einer LED-Hintergrundbeleuchtung eines Displays mit einem seriellen Datenstrom zu modulieren, so dass die Leuchtdiode entsprechend dem Datenstrom blinkt. Das Licht der LED-Hinter¬ grundbeleuchtung kann mit einem externen Sensor detektiert und wieder in einen Datenstrom umgesetzt werden. Damit ist eine Informationsübertragung von einem das Display beinhaltenden Gerät zu einem den Sensor beinhaltenden Gerät möglich. From US 2010/231197 AI it is known to modulate the driving of an LED backlight of a display with a serial data stream, so that the LED flashes according to the data stream. The light of the LED back ¬ backlight can be detected by an external sensor and converted back into a data stream. Thus, an information transfer from a device containing the display to a sensor-containing device is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionalität eines Displays mit LED-Hintergrundbeleuchtung zu erweitern. The invention has for its object to extend the functionality of a display with LED backlight.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei dem Gerät der eingangs angegebenen Art der Fotosensor aus der mindestens einen Leuchtdiode besteht, dass eine steuerbare Schalteinrichtung vorgesehen ist, die die Leuchtdiode zur Erfassung der Umgebungshelligkeit während vorgegebener Zeitin- tervalle von der Steuereinrichtung trennt, und dass die Aus¬ werteeinrichtung eine Diskriminatoreinheit enthält, die in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene Helligkeits¬ schwankungen auf vorgegebene Eigenschaften untersucht und bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen mit vorgegebenen Eigenschaften ein Ausgangssignal erzeugt. According to the invention, the object is achieved in that in the device of the type specified, the photosensor consists of the at least one light-emitting diode that a controllable switching device is provided which the LED for detecting the ambient brightness during a predetermined Zeitin- tervalle separates from the control device, and that the ¬ evaluation device includes a discriminating unit, the fluctuations contained in the detected ambient brightness fluctuations ¬ examined for predetermined properties and generates an output signal upon detection of such brightness fluctuations with predetermined properties.
Die Erfindung ermöglicht es, nicht nur die für die Hellig¬ keitsadaption der Hintergrundbeleuchtung relevante pauschale Umgebungshelligkeit sondern auch in der erfassten Umgebungs¬ helligkeit enthaltene zusätzliche Informationen zu erfassen und zu extrahieren. Je nach Eigenschaft der zu detektierenden Helligkeitsschwankungen kann die Diskriminatoreinheit mindes¬ tens einen der folgenden und jeweils ein Ausgangssignal er- zeugenden Diskriminatoren enthalten: The invention makes it possible not only relevant to the Hellig ¬ keitsadaption backlight flat ambient brightness but also in the detected ambient brightness ¬ given to acquire additional information and to extract. Depending on the property to be detected brightness variations the discriminator Minim ¬ least one of the following and each ER- an output signal generating discriminators may contain:
- Frequenzdiskriminator,  - frequency discriminator,
- Impulsdiskriminator,  - Pulse discriminator,
- Pulsweitendiskriminator,  - pulse width discriminator,
- Zähldiskriminator .  - Counter discriminator.
Bei den zusätzlichen Informationen kann es sich um Helligkeitsschwankungen aufgrund von unterschiedlichen Netzfrequenzen, insbesondere 50 Hz und 60 Hz, handeln, die von netzbe¬ triebenen Lampen in der Umgebung des Displays erzeugt werden. Solche Helligkeitsschwankungen von 50 Hz bzw. 60 Hz können mittels eines Frequenzdiskriminators detektiert werden. Der Frequenzdiskriminator erzeugt dann im Detektionsfall ein Ausgangssignal, mit dem z. B. bei der Ansteuerung des Displays automatisch die Sprache der Anzeige ausgewählt werden kann (50 Hz -> deutsch, 60 Hz -> englisch) . The additional information may be brightness variations because of different power frequencies, particularly 50 Hz and 60 Hz, act, generated by grid operators ¬ exaggerated lamps in the area of the display. Such brightness fluctuations of 50 Hz or 60 Hz can be detected by means of a frequency discriminator. The frequency discriminator then generates an output signal in the detection case, with the z. B. when controlling the display automatically the language of the display can be selected (50 Hz -> German, 60 Hz -> English).
Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Geräts ist Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Leuchtdiode in Abhängigkeit von zu sendenden Daten frequenz- oder puls- weitenmoduliert anzusteuern, während die Diskriminatoreinheit zum Empfang solcher in Form von frequenz- oder pulsweitenmo- dulierten Helligkeitsunterschieden erhaltenen Daten ausgebil- det ist. Das Display ermöglicht damit eine bidirektionale drahtlose Kommunikation mit einem externen Gerät. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the control device is designed to control the LED as a function of data to be transmitted with frequency or pulse width modulation, while the discriminator unit generates such data in the form of frequency or pulse width modulated brightness differences. it is. The display thus enables bidirectional wireless communication with an external device.
Die Diskriminatoreinheit kann weiterhin dazu ausgebildet sein eine vorübergehende Abschattung des Displays vorgegebenerThe discriminator unit can furthermore be designed to provide a temporary shadowing of the display
Dauer zu detektieren, so dass z. B. eine wischende Handbewe¬ gung erkannt und zum Einschalten des Displays und/oder der Hintergrundbeleuchtung für eine vorgegebene Dauer verwendet werden kann. Eine solche Funktionalität ist wegen der damit verbundenen Stromeinsparung insbesondere für batteriebetrie¬ bene Geräte, z. B. Wireless-Feldgeräte in der Prozessindus¬ trie, von Vorteil. Duration to detect, so that z. B. a wiping Handbewe ¬ tion detected and can be used to turn on the display and / or the backlight for a predetermined period. Such functionality is due to the associated power savings especially for batteriebetrie ¬ bene devices, eg. As wireless field devices in the Prozessindus ¬ trie, advantage.
Schließlich kann die LED-Hintergrundbeleuchtung als Strah- lungs- und Teilchendetektor verwendet werden, wozu der Zähl- diskriminator dazu ausgebildet ist, von der Leuchtdiode als Helligkeitsblitze erfasste radioaktive Strahlung zu detektie¬ ren. So erzeugt Teilchenstrahlung (Alpha- oder Betastrahlung) in der als Fotosensor betriebenen Leuchtdiode Signalspitzen, wie von sehr kurzen Helligkeitsblitzen, die detektiert und gezählt werden können. Diese Funktionalität ist für Feldge¬ räte vorteilhaft, die in kerntechnischen Anlagen eingesetzt werden. Wird eine zu hohe Strahlung detektiert, kann das Ge¬ rät signalisieren, dass seine Funktionssicherheit nicht mehr gewährleistet ist. Finally, the LED backlight may lungs- as radiation and particle are used, for which purpose the counting discriminator is adapted detected by the light-emitting diode as a brightness flashes radioactive radiation to detektie ¬ ren. Thus, particle radiation generated (alpha or beta radiation) in the as LED sensor operated signal peaks, such as from very short brightness flashes that can be detected and counted. This functionality is beneficial for Feldge ¬ councils, which are used in nuclear plants. If too high a radiation is detected, the device can signal that its functional reliability is no longer guaranteed.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfin¬ dungsgemäßen Geräts erläutert. Es werden nur in Bezug auf die Erfindung relevante Funktionen und Teile des Geräts darge¬ stellt und erläutert. In the following, the invention with reference to the single figure of the drawing an embodiment of the inventions ¬ to the invention device will be explained. There are Darge ¬ is only in relation to the invention relevant functions and parts of the equipment and explained.
Ein elektrisches Gerät 1 enthält einen Mikrocomputer 2, der über eine Leitung 3 ein LCD-Display 4 zur Anzeige von Infor- mationen ansteuert. Der Mikrocomputer 2 erzeugt ferner ein pulsweitenmoduliertes Signal 5, um über eine Steuereinrich¬ tung 6, beispielsweise ein Aufwärtswandler (Hochsetzsteller) , eine aus einer oder mehreren Leuchtdioden 7 bestehende Hin- tergrundbeleuchtung 8 des Displays 4 anzusteuern. Die Leuchtdioden 7 der Hintergrundbeleuchtung 8 sind über eine steuerbare Schalteinrichtung 9 und/oder 9' je nach Schaltstellung entweder mit der Steuereinrichtung 6 oder einer Mess- oder Auswerteeinrichtung 10 verbunden. Die steuerbare Schalteinrichtung 9, 9' wird mit dem pulsweitenmodulierten Signal 5 des Mikrocomputers 2 angesteuert, so dass die Leuchtdioden 7 zu ihrer Ansteuerung mit der Steuereinrichtung 6 und in den Ansteuerpausen mit der Auswerteschaltung 10 verbunden sind. Die Auswerteeinrichtung 10 enthält einen Verstärker 11, der die Spannung an der hier als Fotodioden betriebenen und in Reihe geschalteten Leuchtdioden 7 erfasst. Es besteht auch die Möglichkeit, anstelle der Spannung den von den Leuchtdio¬ den 7 photovoltaisch erzeugten Strom mit einem Transimpedanz- Verstärker zu erfassen. Auch kann an den Leuchtdioden 7 eine Sperrspannung Us angelegt werden. Das von dem Verstärker 11 erzeugte Signal 12 ist von dem auf die Leuchtdioden 7 fal¬ lenden Umgebungslicht abhängig. Diese Umgebungslicht beinhal¬ tet neben einer sich in den Ansteuerungspausen der Leucht- dioden 7 nicht oder kaum verändernden Grundhelligkeit, hier durch ein Sonne 13 symbolisiert, charakteristische Hellig¬ keitsschwankungen, die von unterschiedlichen Licht- oder Strahlungsquellen, wie z. B. Glühlampen oder Leuchtstoffröhren 14, Geräte 15 mit Licht-Sender oder radioaktive Strah- lungsquellen 16, herrühren. Eine dem Verstärker 11 nachgeordnete Diskriminatoreinheit 17 untersucht mittels unterschied¬ licher Diskriminatoren 18, 19, 20, 21, 22 in der erfassten Umgebungshelligkeit enthaltene Helligkeitsschwankungen auf vorgegebene Eigenschaften und erzeugt bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen entsprechende Ausgangssignale 23, 24, 25, 26, 27. An electrical device 1 contains a microcomputer 2, which activates a LCD display 4 via a line 3 for the display of information. The microcomputer 2 further generates a pulse width modulated signal 5, via a Steuereinrich ¬ device 6, for example, an up-converter (boost converter), an existing one or more LEDs 7 Hin- background lighting 8 of the display 4 to control. The LEDs 7 of the backlight 8 are connected via a controllable switching device 9 and / or 9 'depending on the switching position with either the control device 6 or a measuring or evaluation device 10. The controllable switching device 9, 9 'is controlled by the pulse width modulated signal 5 of the microcomputer 2, so that the LEDs 7 are connected to their control with the control device 6 and in the control pauses with the evaluation circuit 10. The evaluation device 10 includes an amplifier 11, which detects the voltage at the here operated as photodiodes and series-connected LEDs 7. It is also possible, instead of the voltage to capture the 7 photovoltaically generated by the Leuchtdio ¬ the current with a transimpedance amplifier. Also, a reverse voltage U s can be applied to the light emitting diodes 7. The signal produced by the amplifier 11. 12 is dependent on the on the light emitting diodes 7 fal ¬ lumbar ambient light. This ambient light beinhal ¬ tet next to a not or hardly changing diode in the control breaks the luminous 7 basic brightness, symbolized here by a solar 13, characteristic Hellig ¬ space.The that different light or radiation sources such. B. incandescent or fluorescent tubes 14, devices 15 with light emitter or radioactive sources 16 radiation sources. An amplifier 11 downstream discriminator 17 examined by difference ¬ Licher discriminators 18, 19, 20, 21, 22 in the detected ambient brightness variations in brightness contained on predetermined characteristics and produced in detecting such brightness variations corresponding output signals 23, 24, 25, 26, 27th
Der Diskriminator 18 arbeitet als Tiefpass und erzeugt ein der allgemeinen Umgebungshelligkeit entsprechendes Ausgangs- signal 23, mit dem über den Mikrocomputer 2 und die Steuereinrichtung 6 die Helligkeit der Leuchtdiode 7 in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungshelligkeit gesteuert wird. Der Diskriminator 19 ist als Impulsdiskriminator ausgebildet, der eine vorübergehende Abschattung des Displays 4 durch eine wischende Handbewegung 28 erkennt und daraufhin ein Ausgangs¬ signal 24 zum Einschalten des Displays 4 und/oder der Hinter- grundbeleuchtung 8 erzeugt. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit werden das Display 4 bzw. die Hintergrundbeleuchtung 8 wieder ausgeschaltet. The discriminator 18 operates as a low-pass filter and generates an output signal 23 corresponding to the general ambient brightness, with which the brightness of the light-emitting diode 7 is controlled via the microcomputer 2 and the control device 6 as a function of the detected ambient brightness. The discriminator 19 is designed as a pulse discriminator, which detects a temporary shadowing of the display 4 by a wiping hand movement 28 and then generates an output ¬ signal 24 for switching on the display 4 and / or the backlight 8. After a predetermined time, the display 4 and the backlight 8 are turned off again.
Der Diskriminator 20 ist als Frequenzdiskriminator ausgebil- det und detektiert Helligkeitsschwankungen die von netzbe¬ triebenen Leuchtmitteln 14 ausgehen. Der Diskriminator 20 unterschiedet zwischen Netzfrequenzen von 50 Hz und 60 Hz und erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal 25, mit dem bei der Ansteuerung des Displays 4 automatisch die Sprache der Anzei- ge ausgewählt eingestellt wird (50 Hz -> deutsch, 60 Hz -> englisch) . The discriminator 20 is trained det as a frequency discriminator, and detects brightness variations arising from grid operators ¬ exaggerated bulbs fourteenth The discriminator 20 distinguishes between mains frequencies of 50 Hz and 60 Hz and generates a corresponding output signal 25 with which the language of the display is automatically set when the display 4 is activated (50 Hz -> German, 60 Hz -> English). ,
Der Diskriminator 21 ist als Impuls- und/oder Zähldiskrimina- tor ausgebildet und detektiert bzw. zählt von Teilchenstrah- lung 16 in der als Fotosensor betriebenen Leuchtdiode 7 erzeugte Signalspitzen. Das von dem Diskriminator 21 erzeugte Ausgangssignal 26 dient zur Auslösung eines Alarmzustandes in dem Gerät 1. Der Diskriminator 22 ist als Pulsweitendiskriminator ausgebildet und detektiert Datenströme in dem von dem Licht-Sender des Geräts 15 erzeugten Lichtsignal. Die Datenströme werden in dem Ausgangssignal 27 an dem Mikrocomputer 2 des Geräts 1 weitergegeben und dort weiterverarbeitet. Umgekehrt kann die Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtung 8 des Displays 4 mit einem seriellen Datenstrom 29 moduliert werden, so dass die Leuchtdiode 7 entsprechend dem Datenstrom 29 blinkt und das Licht der Hintergrundbeleuchtung 8 mit einem Sensor des Geräts 15 detektiert und dort in einen Datenstrom umgesetzt werden kann. Damit ist eine bidirektionale Datenübertragung zwischen den Geräten 1 und 15 möglich. The discriminator 21 is embodied as a pulse and / or counting discriminator and detects or counts signal peaks generated by particle radiation 16 in the light-emitting diode 7 operated as a photosensor. The output signal 26 generated by the discriminator 21 is used to trigger an alarm condition in the device 1. The discriminator 22 is designed as a pulse width discriminator and detects data streams in the light signal generated by the light transmitter of the device 15. The data streams are passed in the output signal 27 to the microcomputer 2 of the device 1 and further processed there. Conversely, the control of the backlight 8 of the display 4 can be modulated with a serial data stream 29, so that the light emitting diode 7 flashes according to the data stream 29 and the light of the backlight 8 can be detected with a sensor of the device 15 and converted into a data stream there. Thus, a bidirectional data transmission between the devices 1 and 15 is possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisches Gerät (1) mit einem Display (4), das eine Hintergrundbeleuchtung (8) mit mindestens einer Leuchtdiode (7) aufweist, einer Steuereinrichtung (6) zur Ansteuerung der Leuchtdiode (7) und einem Fotosensor mit nachgeordneter Auswerteschaltung (10) zur Erfassung der Umgebungshelligkeit und Steuerung der Steuereinrichtung (6) zur Ansteuerung der 1. Electrical device (1) with a display (4) having a backlight (8) with at least one light emitting diode (7), a control device (6) for controlling the light emitting diode (7) and a photosensor with downstream evaluation circuit (10) for detecting the ambient brightness and control of the control device (6) for controlling the
Leuchtdiode (7) in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungs- helligkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotosensor aus der mindestens einen Leuchtdiode (7) besteht, dass eine steu¬ erbare Schalteinrichtung (9, 9') vorgesehen ist, die die Leuchtdiode (7) zur Erfassung der Umgebungshelligkeit während vorgegebener Zeitintervalle von der Steuereinrichtung (6) trennt, und dass die Auswerteeinrichtung (10) eine Diskrimi- natoreinheit (17) enthält, die in der erfassten Umgebungs¬ helligkeit enthaltene Helligkeitsschwankungen auf vorgegebene Eigenschaften untersucht und bei und bei Detektion solcher Helligkeitsschwankungen mit vorgegebenen Eigenschaften ein Ausgangssignal (23, 24, 25, 26, 27) erzeugt. Light-emitting diode (7) in dependence on the detected ambient brightness, characterized in that the photo-sensor from the at least one light emitting diode (7), that a steu ¬ newable switching means (9, 9 ') is provided, the light-emitting diode (7) for detecting the ambient brightness during predetermined time intervals of the control device (6) separates, and that the evaluation device (10) contains a discriminator unit (17), the brightness variations contained in the detected ambient ¬ brightness examined for predetermined properties and at and in detection of such Brightness fluctuations with predetermined characteristics an output signal (23, 24, 25, 26, 27) generated.
2. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskriminatoreinheit (17) mindestens einen der folgenden und jeweils ein Ausgangssignal (23, 24, 25, 26, 27) erzeugenden Diskriminatoren enthält: 2. Electrical device (1) according to claim 1, characterized in that the discriminator unit (17) contains at least one of the following and in each case an output signal (23, 24, 25, 26, 27) generating discriminators:
- Frequenzdiskriminator (20),  Frequency discriminator (20),
- Impulsdiskriminator (19),  Pulse discriminator (19),
- Pulsweitendiskriminator (22),  - pulse width discriminator (22),
- Zähldiskriminator (21).  - Counter discriminator (21).
3. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzdiskriminator (20) dazu ausgebil¬ det ist, Helligkeitsschwankungen aufgrund von unterschiedli¬ chen Netzfrequenzen, insbesondere 50 Hz und 60 Hz, zu detek- tieren. 3. Electrical device (1) according to claim 2, characterized in that the frequency discriminator (20) is to ausgebil ¬ det, brightness variations due to differing ¬ chen power frequencies, in particular 50 Hz and 60 Hz, to be detected animals.
4. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinrichtung (6) dazu ausgebildet ist, die Leuchtdiode (7) in Abhängigkeit von zu sendenden Daten (29) frequenz- oder pulsweitenmoduliert anzusteuern und dass die Diskriminatoreinheit (17) zum Emp¬ fang von in Form von frequenz- oder pulsweitenmodulierten Helligkeitsunterschieden erhaltenen Daten (27) ausgebildet ist . 4. Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (6) is designed to control the LED (7) in response to data to be transmitted (29) frequency or pulse width modulated and that the discriminator unit (17) for Emp ¬ fang of data obtained in the form of frequency or pulse width modulated differences in brightness data (27) is formed ,
5. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskriminatorein- heit (17) dazu ausgebildet ist eine vorübergehende Abschat¬ tung des Displays (4) vorgegebener Dauer zu detektieren. 5. Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the discriminator unit (17) is designed to detect a temporary Abschat ¬ tion of the display (4) of predetermined duration.
6. Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähldiskriminator (21) dazu ausgebildet ist, von der Leuchtdiode (7) als Helligkeits¬ blitze erfasste radioaktive Strahlung (16) zu detektieren. 6. Electrical device according to one of the preceding claims, characterized in that the counting discriminator (21) is adapted to detect by the light emitting diode (7) as brightness ¬ flashes detected radioactive radiation (16).
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