DE2141361C3 - Leuchtband-MeBspannungsanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige einer Meßspannung in Form eines Leuchtbandes, dessen Länge der Meßspannung proportional isl und das aus zahlreichen aneinandergereihten Leuchtsegmenten besteht, die über zugehörige Schalter mil einer Erregerspannung verbunden sind.

Obwohl ein Leuchtband im Prinzip aus Leuchtelementen beliebiger Art aufgebaut weiden kann, sind auf Grund ihrer Form, Größe und Leuchtstärke sowie ihres Strom- und Spannungsbedarfs nui wenige hierzu geeignet. Bei bekannten Einrichtungen werden bevorzugt elektro-lumineszierende Leuchtsegmente, manchmal aber auch Glimmlampen, benutzt. Besonders geeignet erscheinen jedoch die in letzter Zeit in Verbindung mit Digitalanzeigen bekanntgewordenen Flüssigkristalle.

Die Verwendung einer Leuchtband-Meßwertanzeige ist natürlich nur dann zweckmäßig, wenn sie echte Vorteile gegenüber den herkömmlichen Meßwert-Anzeigegeräten bietet. Es kann zweifellos als

rteilhaft bezeichnet werden, daß sie weitgehend ^V° Sndlich gegenüber Erschütterungen ist, mit ihr ^äSww* flache Bauform verwirklicht wer- und weiterhin die Möglichkeit besteht, die au eine nahezu beliebig große Fläche aus-πη so daß ein bequemes Ablesen auch aus £ Entfernung möglich ist. Diese Vorteile sollten mlS nicht mit einer wesentlich aufwendi-Anordnung erkauft werden müssen. Ebenso die Genauigkeit der Leuchtbandanzeige den Ansprüchen genügen. Bei einer linearen Ani B die Zahl der jeweils erregten anein-

ü^t su ab-

durch gelöst,daß Jeder dieser *
rator wirkt, der e.ne dem J^ewe'^_P zugeordnete, von »"««„^^ΓΚMeW gegriffene ^Refe™^zsPf_uSeSn an eine Erregervergleicht und das ^L~^e _ß^_a ^e _n„_{ung grö}ßer als άκ spannung legt, wenn die MeUspannuut _B Referenzspannung »st. _{h k},_eine

Obwohl in ^m^^l^£^ ^werden'

und preiswerte Kompara^oren "^erf_{ch noch} weiter

läßt sich die Steuerschaltung dadurcn _n_

vereinfachen, daß jeder der a Is[™™Ρ™ ^l den Schalter ein Trans, störet,

_{n über}

mft Hilfe mechanischer Schaltglieder arbeil, da sie störanfällig sind und viel p (deutsche Patentschrift 974 751).

,ind iedoch auch Steuerschaltungen bekanntdie nur mit elektronischen Bauteilen auff sind Diese arbeiten im allgemeinen mn Hilfe Analog Ötgital-Wandlers, der das MeB.ig.ial in Hidmles Signal umwandelt und so die jeweiligen T feuchtselmenten zugeordneten Schalter, die Se miidem E^egerstromkreis verbinden (deutsche

oder Stromquelle speist. ^°¹^ _{kidn ist}, w,e

«, segmente ^.^οτά^^ΧΓΙΤ_ηόφ^ diesen z. B. be, Fluss.gkr^stallen ^ J_{eT zu} ,eiten.

Strom über den ^Re^^enZS^_nen ?_ühler verursacht. ohne daß er ^e" rienⁿensweneη _einem

Eine solche Schaltung! ^"^. _Wird jedoch a_:5 Trans.stor fur jede L^ch«g _{z ß bei Hchl}. cn größerer Erregcrstrorn beno g _Transistor

emUt^re-den Dioden, so ist en _StromqUc11e

erfonterhch der gn Strom du*^^ ^ ^

Α und igeXh nur'dann akzeptabel, wenn neben der quafi analogen Leuchtbandanzeige auch ⁿ ifl Anzeige vorgesehen ist. Im Gegensatz spannung

para! el .^bzw·
direkt ein- und

? ist und es damit _oder über einen zweiten das zugehörige

_Sleuer.

Unbefriedigend Ul auch die

für eine Leuchtbandanzeige zu schaffen welche de undiwirü von ^ Meßspannung U_M ζ.

Leuchten» be- ['"7"¹¹¹¹^V eto Erregerslrom durch die zuge-

bis D_n verhindern, daß die Komparatoren auch einen nach Bedarf durch einen Transistor H₁ bis H₃ kurz-Strom durch die Leuchtsegmente leiten, wenn die geschlossen werden. Man erhält hier eine umgekehrte Meßspannung kleiner als die jeweilige Referenzspan- Charakteristik, d. h., mit zunehmender Spannung U_M nung ist. Sind jedoch die Komparatoren so ausgelegt, nimmt die Zahl der erregten Segmente ab.
daß sie nur einseitig schalten, so können die Dioden 5 Es kann auch günstig sein, wie in F i g. 5 dargeentfallen. stellt, die Schaltung aus mehreren gleichen Segment-

Mit noch einfacheren Mitteln ist die in Fig. 2 gruppen aufzubauen, die jeweils die Bauelemente für dargestellte Steuerschaltung verwirklicht. Als Korn- die Ansteuerung von z. B. fünf oder zehn Segmenten ■naratoren sind hier einfache Schalttransistoren T₁ enthalten. Auf diese Weise können verschiedene Gebis T_n eingesetzt. Jeder dieser Transistoren vergleicht io rate mit unterschiedlicher Auflösung aus gleichen die über je einen Entkopplungswiderstand K₁ bis K_n Segmentgruppen aufgebaut werden. Bei einer deran die Basis gelegte Meßspannung U_M mit der zu- artigen Gestaltung der Steuerschaltung kann es sein, gehörigen, vom Referenzspannungsteiler A₁ bis R_n daß zwar die relativen Toleranzen der Widerstände abgegriffenen Referenzspannung. Angenommen, alle der einzelnen Referenzspannungsteiler R₁ bis R₅ und Widerstände R₁ bis R_n sind gleich groß, dann fällt an 15 R₆ bis R₁₀ usw. den Anforderungen genügen, die jedem die gleiche Spannung ab, z.B. 100 mV. Läßt absoluten Toleranzen jedoch zu groß sind. Es könman nun die Spannung U_M von Null beginnend an- nen dann die einzelnen Referenzspannungsteiler steigen, so wird T₁ leitend, sobald U_M = U_BEi +100 mV durch Parallelwiderstände P₁ bis P₁ abgeglichen werist. Sobald T₁ leitend ist, wird das Leuchtsegment L₁ den. Weiter ist es sinnvoll, die einzelnen Segmentder Anzeige erregt. Wird U_M = U_BFi + 2 ■ 100 mV, ao gruppen über Spannungsteiler Z₁ bis Z_x an unterso wird zusätzlich T₂ leitend und damit L₂ durch die schiedliche Erregerspannungen zu legen, mit dem Erregerspannung U_E erregt, und so fort. Die Zahl Ziel, daß die Potentialdifferenz zwischen dem geder erregten Segmente ist in diesem Beispiel meinsamen Segmentanschluß und dem Emitter des

.. jeweiligen Steuertransistors für alle Segmente an-

/V = ^M ' - ?^E- . 35 nähernd gleich ist, damit auch die erzielte Leucht-

100 mV stärke bei allen Segmenten möglichst gleich ist.

Wie schon eingangs erwähnt, erscheint es beson-

Wird U_BF kompensiert, z. B. dadurch, daß zu U_M ders vorteilhaft, das Leuchtband aus Flüssigkristallen noch eine Spannung + U_BF addiert wird oder da- aufzubauen, da diese nur einen sehr geringen Erdurch, daß R₁ nicht an Nullpontential. sondern an 30 regerstrom benötigen. Die erfindungsgemäße Stcuereine Spannung — U_Pr. gelegt wird, dann ist schaltung bietet nun außerdem die Möglichkeit, mit

verhältnismäßig kleinen Steuerspannungen pro Seg-

W — ^M . ment auszukommen. Dadurch ist es einerseits mög-

100 mV Hch, eine hohe Segmentzahl und damit eine entspre-

35 chend große Auflösung zu erreichen, andererseits

Im Prinzip ist nun diese Schaltung nicht ganz aber trotzdem kleine Meßspannungen ohne Verstärlinear, weil die Ermitterströme der Transistoren T₁ kung direkt zu messen.

bis T_n mit über den Referenzspannungsteiler fließen. Da die Steuerschaltung aus einer Vielzahl gleicher

Da jedoch z. B. der für eine Flüssigkristallanzeige und zudem einfacher Bauteile aufgebaut ist, kann notwendige Strom sehr gering ist, ist es möglich, den 40 man sie vorteilhaft als hybride oder monolithische Referenzspannungsteiler so zu dimensionieren, daß Schaltung aufbauen. Eine Hybridschaltung kann z. B. dieser Fehler vernachlässigbar gering wird. Ist das so aufgebaut sein, daß die Widerstände in Dünnfilm-Leuchtband nicht aus Flüssigkristallen, sondern z. B. technik hergestellt werden und die Transistoren als aus einzelnen lichtemittierenden Dioden aufgebaut, Einzelchips auf diese Schaltung aufgebracht werden, so wird ein wesentlich größerer Erregerstrom be- 45 Da die Elektroden von Flüssigkristallanzeigesegmennötigt. Dieser darf wegen der zu erwartenden Meß- ten in einer der Dünnfilmtechnik ähnlichen Weise wertverfälschung nicht über den Referenzspannungs- durch Aufdampfen hergestellt werden, ist «.s möglich, teiler geleitet werden. Bei der in F i g. 3 dargestellten Segmentelektroden und Widerstände auf einem Trä-Schaltung ist deshalb für jedes Leuchtsegment ein ger herzustellen. Die Steuerschaltung ist damit in die zweiter Transistor S₁ bis S_n vorgesehen, der von dem 50 Anzeige einbezogen, und es gibt dann nur noch sehr ersten Transistor T₁ bis T_n gesteuert wird und den wenige Verbindungspunkte nach außen. Wird die von der Erregerspannung ausgehenden Strom über Schaltung in monolithischer Technik ausgeführt, so das zugehörige Leuchtsegment direkt zur Spannungs- müssen sich Widerstände und Transistoren auf einem quelle zurückleitet. Chip befinden, um allzu viele Verbindungsstellen zu

Wie F ϊ g. 4 zeigt, kann die Steuerung der einzel- 55 vermeiden. Die relativ großen Widerstandstoleranzen nen Segmente auch dadurch geschehen, daß diese der monolithischen Technik sind hier zwar störend, ständig über einen hochohmigen Widerstand W_x da jedoch nur die relativen Toleranzen der Widerbis W_n an der Erregerspannung U_E und mit dem stände untereinander maßgebend sind, ist auch diese anderen Pol am Spannungsteiler A₁ bis A_n liegen und Lösung brauchbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige einer Meßspannung

in Form eines Leuchtbandes, dessen Länge der Meßspannung proportional ist und das aus zahlreichen aneinandergereihten Leuchtsegmenten besteht, die über zugehörige Schalter mit einer Erregerspannung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser Schalter (V₁ bis V_n oder T₁ bis T_n) als Komparator wirkt, der eine dem jeweiligen Leuchtsegment (L₁ bis L_n) zugeordnete von einem Referenzspannungsteiler (A₁ bis A_n) abgegriffene Referenzspannung mit der Meßspannung (U_M) vergleicht und das Leuchtsegment (L₁ bis L_n) an eine Erregerspannung (U_t) legt, wenn die Meßspannung (U_M) größer als die Referenzspannung ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der als Komparator wirkenden Schalter [T₁ bis T_n) ein Transistor ist, dessen Basis über einen Kopplungswiderstand (K₁ bis K_n) mit der Meßspannungsquelle (t/_AI) verbunden ist, die einseitig auf Nullpontential liegt und dessem Emitter eine Referenzspannung zugeführt ist, die von einem Referenzspannungsteiler (A₁ bis R_n) abgenommen wird, der ebenfalls einseitig auf Nullpotential liegt und den eine konstante Spannungs- oder Stromquelle (U_K) speist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolle'toremitter-Strecke des als Komparator wirkenden Transistors (T₁ bis T_n) entweder dem an einer Enegerspannung (U_t) liegenden zugehörigen Leuchtsegment (L₁ bis L_n) parallel bzw. in Reihe geschaltet ist und es damit direkt ein- und ausschaltet oder fiber einen zweiten Transistor (S₁ bis S_n) steuert, der seinerseits das zugehörige Leuchtsegment (L₁ bis L_n) schaltet, ohne den Schaltstrom über den Referenzspannungsteiler (R₁ bis R_n) zu leiten.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aneinandergereihte Leuchtsegmente (L₁ bis L₅ und L₆ bis L₁₀) mit den zugehörigen Schaltern (T₁ bis T₅ und T₆ bis T₁₀) und dem Referenzspannungsteiler (K₁ bis A₅ und R₆ bis A₁₀) zu einer Segeientgruppe zusammengefaßt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentgruppen an unterichiedlich hohen Erregerspannungen liegen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Referenzipannungsteilern der einzelnen Segmentgruppen Ium Abgleich des absoluten Widerstandswertes ein einstellbarer Widerstand (P₁ ... P_x) parallel geschaltet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch ent- »prechende Auslegung des gemeinsamen Referenzspannungsteilers (R₁ bis R_n) oder der den einzelnen Segmentgruppen zugehörigen Referenzspannungsteiler (R₁ bis R. und Ä„ bis R₁₀) der Zusammenhang zwischen der Meßspannung und der Leuchtbandlänge eine gewünschte Unlinearitat erhält.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schalter wirkenden Transistoren (T₁ bis T_n) gegen unzulässig hohe Störspaonungen jeweils durch eint zwischen Basis und Emitter liegende Diode (F₁ bis F_n) geschützt sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung gleicher Größe wie die Basis-Emitterspannung eines Schalttransistors zur Meßspan nung addiert oder von der Referenzspannung subtrahiert ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der von dei Konstantspannungsquelle (U_R) über den Refe renzspannungsteiler (A₁ bis R_n) fließende Strom wesentlich größer ist als die Summe aller Ströme, die von den Transistoren (T₁ bis T_n) über den Referenzspannungsteiler fließen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet., daß die L^ucctsegmente (L₁ bis L_n) aus Flüssigkristall aufgebaut sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Elektrode des aus Flüssigkristallen aufgebauten Leuchtbandes in Segmente aufgeteilt ist, während die andere Elektrode allen Segmenten genieinsam ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zui Steuerung des Leuchtbandes erforderlichen Transistoren (T₁ bis T_n) mit den zugehörigen Widerständen (K₁ bis K_n) und gegebenenfalls mit dem Spannungsteiler (R₁ bis R_n) in monolithischei Technik hergestellt sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung gegebenenfalls unter Einbeziehung der Leuchtsegmente in Hybridtechnik ausgeführt ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dal< die Elektroden des Flüssigkristali-Leuchtbandes und die Widerstände in Dünnfilmtechnik hergestellt sind und die Transistoren als Einzelchips auf den Segmenten angebracht sind.