DE2118222A1 - - Google Patents

Description

Γ*!"»ι Ing. R. ^er'iBriz

jq Frankfurt am Main,

den 8.April 1971

- H 31 P 259 -

HONEYWELL INC.
2701, Fourth. Avenue South.

Minneapolis, Minn/USA

it Elektro-optische Anzeigevorrichtung "

•Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Anzeige elektrischer Signale, insbesondere zur elektro-optischen Darstellung eines Zeigers, der sich wie bei bekannten elektro-mechanischen Meßgeräten längs einer feststehenden Skala bewegt. Durch die Erfindung gelingt es, ohne mechanisch bewegliche Teile eine herkömmlichen elektromechanischen Anzeigegeräte ähnliche optische Anzeige darzustellen, die gegenüber einer elektronischen digitalen Ziffernanzeige neben einem geringeren Schaltungsaufwand noch den Vorteil einer schnellen Vergleichsablesung mehrerer Zeigerstellungen untereinander bzw. gegenüber vorgegebenen Sollwert-Festmarken ergibt. Die elektro-optische Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich durchweg mit Festkörperbauteilen aufbauen.

Die Erfindung besteht darin, daß wenigstens zwei parallele Kolonnen aus einzelnen elektro-optischen Anzeigesegmenten vorgesehen und die Segmente der ersten Kolonne gegenüber denjenigen der zweiten Kolonne in Längsrichtung versetzt angeordnet sind, daß alle Segmente derart an eine mit einem anzuzeigendem Eingangssignal gespeiste Matrixschaltung angeschlossen sind, daß jeweils woni^i;tens ein Segment in der orsben Kolonne; und zwei diesen und einander hanttc-hbarle Serine? π te in der zweiten l';>3o*ir,e a.n Spannung liefen, und daß die /jeweils an Spannung Iiοrunden

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Segmente einen an einer dem Eingangssignal entsprechenden Stelle längs der Kolonne sichtbar werdenden Zeiger bilden.

Vorzugsweise bestehen die Kolonnen von Anseigesegmenten aus η Blöcken von jeweils mehreren Anzeigesegmenten und n+1 einzelnen Anzeigesegmenten j wobei letztere nur in der zweiten Kolonne und zwar jeweils zwischen benachbarten Blöcken angeordnet sindj un'd jeder Block weist jeweils rn Segmente in der ersten Kolonne und m-1 Segmente in der zweiten Kolonne auf.

V/eitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ^ gekennzeichnet. Zur Erläuterung der Erfindung wird Im folgenden, auf die in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Hierin zeigt

Figur 1 die Ansicht einer Anzeigevorrichtung mit zwei Kolonnen von Anzeigesegmenten,

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansieht gemäß Pig.l,

Figur 3 den elektrischen Anschluß der Anzeigesegmente an eine Dioden-Schaltmatrix,

Figur H eine zur Auswahl der jeweils anzusteuernden Segmente verwendbare Logikschaltung für die Ansteuerung der Matrix-Schaltung gemäß Figur 3 und

ψ Figur 5 das Blockschaltbild einer Anzeigevorrichtung.

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anzeigevorrichtung mit zv/ei Kolonnen A und B aus einer Vielzahl kontrastreicher Anzeigesegmente, von denen jec'e eine lichtemittierende Diode aufweist. In Figur 2 ist vergrößert ein Teil der Anzeigevorrichtung wiedergegeben, und zwar längs einer ortsfesten Skala angeordnet. Eine Grujjpe aus drei Segmenten 10, 12 und 1^}\ ist durch Schraffur als aktiviert und dant.it lichterzeugend dargestellt und bildet einen elektronischen Zeiger, welcher einem

i ch 16 Φ.·." ortsfesten Skala gegenübersteht. Die Seg--"

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ßADOBIQINAL

monte der Kolonne B sind gegenüber denjenigen der Kolonne Λ derart versetzt, daß eine ein Segment der Kolonne B durchschneidende horizontale Linie 18 den Raum zwischen zwei benachbarten Segmenten der Kolonne Λ gerade halbiert.

Wie Figur 1 zeigt sind die Kolonnen A und B elektrisch unterteilt in η Blöcke, welche durch die Besugszeiehen XO bis X(n-l) gekennzeichnet sindj sowie in n+1 Einzelsegmente, welche durch die Bezugszeichen ZO bis Zn gekennzeichnet sind. Jeder Block enthält m Segmente in der Kolonne A, bezeichnet mit YAO bis YA(m-l) und in der Kolonne B m-1 Segmente, bezeichnet mit YBl bis YB(m-1). Die n+1 Einzelsegmente ZO bis Zn sind in der Kolonne B auch als YBO Segmente bezeichnet. Die in Figur 1 dargestellte Anzeigevorrichtung umfaßt somit 2mn+l Segmente..

Die in Figur 1 wiedergegebenen Segmente sind an eine aus Figur ersichtliche Matrix angeschlossen. Legt man eine der m Leitungen, bezeichnet mit YO bis Y(m-l), eine der η Leitungen, bezeichnet mit XO bis X(n-l), und in manchen Fällen eine der n+1 Leitungen bezeichnet mit ZO bis Zn an Spannung, so wird eine bestimmte Gruppe von Segmenten aktiviert und leuchtet als Zeiger auf. Betrachtet raan beispielsweise den Block XP in Figur 1, so wird zur Aktivierung der Segmente YA2, YB2 und YB3 eine erste positive Spannung an die Leitung Y2 und eine zweite gegenüber der ersten Spannung negative Spannung an die Leitung X2 gelegt. Die Spannung an der Leitung Y2 wird den Anoden der Dioden YA2, YB2 und YB3 in jedem der Blöcke XO bis X(n-l) zugeleitet und die Spannung an dor Leitung X2 an die Kathoden aller Dioden im Block X2. Folglich werden nur die Dioden YA2, Y32 und YB3 im Block X2 (in Figur 3 mit den Bezugs zeichen 30, 32 und 3*J versehen) aktiviert und verbleiben im aktivierten Zustand bis entweder die Leitung Y2 ooer die Leitung X2 unterbrochen wird oder die Spannungsdifferenz zvnnehon den Leitungen Y2 und X~2 go klein wird, do!' koine eiu^M feststellbaren Kontrast erzeuronoe L:i chte:nif>n:i on mehr erfolgt odor schlieft.!i ;;h eile op'innuii;- auf dor Leitung Zr^;

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positiver wird als auf der Leitung Y2, wodurch die betreffenden Dioden in Sperrichtung vorgespannt werden.

Als weiteres Beispiel der Betriebsvieise der Anzeigevorrichtung soll die Aktivierung weiterer Segmente betrachtet werden. Für die Aktivierung der Segmente YA(m-l) und YB(m-l) im Block XO sowie der Einzelsegmente Zl v/erden die Leitungen Y(m-l), XO und Zl an Spannung gelegt. Zur Aktivierung der Segmente YAO und YBl im Block Xl sowie des Einzelsegments Zl legt man die Leitungen YO₃ XT und ZT an Spannung. Beim Übergang von einem Block Xk zu einem anderen X(k+1), beispielsweise vom Block XO zum Block Xl, muß eines der Einzelsegmente Z(k+1), im vorliegenden Fall das Segment Zl, angewählt werden. Die folgende Tabelle erläutert dies im einzelnen:

Y-Leitung X-Leitung Z-Leitung

Angewählt Angewählt Angewählt

Y(m-2) · Xl Zl kann

Y(m-l) Xl Tz muß

YO X~2 Z~2 muß

Yl X2 "Z2 kann

Y 2 X2 "ZT kann

Y 3 X2 ¹LZ kann

Y(m-2) X2 Z2 kann

Y(m-l) X2 Z3 muß

YO X3 Z3 muß

Yl X3 Z3 kann

Diese Tabelle zeigt z.B., daß bei Anwahl der Leitungen Y(m-2) und Xi die Leitung ΤΓϊ nicht unbedingt angewählt v/erden runß, sondern lediglich wahlweise mit anp^-cwi^;hlt worden kann. Worden

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BAD ORIGINAL

jedoch die Leitungen Y(m-l) und Xl angewählt, so muß notwendigerweise die Leitung Zl? mit angewählt werden. Die Leitungen X und Z mit der gleichen Nummer können in allen Fällen durch die gleiche Spannung angewählt werden mit Ausnahme des Falles, vrenn die Leitung Y(m-l) angewählt ist. In diesem Falle ist nämlich die Nummer der angev/ählten Z-Leitung um eine Einheit höher als die entsprechende angewählte X-Leitung. Dies zeigt sich in der zweiten Zeile der obigen Tabelle sowie in der achten Zeile. Diese besondere Funktion kann mit einer Anzahl konventioneller ODER-Gatter und einer Logikschaltung ausgeführt werden, welche die Anzahl der Eingangsleitungen für die Anzeigevorrichtung auf m Leitungen YO bis Y(m-l) und η Leitungen XO bis X(n-l) reduziert. Dies ist im einzelnen in Figur k wiedergegeben.

In Figur k kommen Informationen, welche Einerziffern und Zehnerziffern für die Anzeige enthalten,auf den Leitungen 50 und 52 an. Diese Information hat die Form binär kodierter Dezimalinforrnationen. Die Leitungen 50 und 52 sind an zwei Umsetzer 5*f und 56 angeschlossen, welche die eintreffenden Binärinformationen in normale Dezimalsignale umwandeln. Das Ausgangs-Dezirnalsignal der Umsetzer 5^ und 56 steht jeweils an einer der zehn Ausgangsleitungen jedes Umsetzers, die mit den Bezugszeichen 0 bis 9 gekennzeichnet sind. Figur 4 enthält ferner eine Gruppe von Treibertrarisistoren 58 und zwar je einen für jede Ausgangsleitung des Umsetzers 5*1 sowie neun Paare von ODER-Gattern Eines dieser Gatterpaare enthält die ODER-Gatter 62 und 6H. Sie liefern ein Ausgangssignal niedrigen Pegels, wenn eines der Eingangssignale oder beide Eingangssignale einen niedrigen Spannungspegel haben. Die Ausgangsklemmen jedes Gatterpaares sind an die Eingangsklemmen ein<2s UND-Gatters angeschlossen. Beispielsweise sind die Ausgangsloitungen der ODER-Gatter 62 und 6^l\ an die Eingangüklemmen defj UND-Gattern 66 angeschlossen, welches ein AusgangSGignal hohen Pegu-lfi nur dann lic?fort, wenn beide- Ein^mnsßignale einen ni.ocliugon Spfinnünf'.rjpegföl aufweisen. Das Aur,r,;mra·-

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signal des UND-Gatters 66 wird durch einen "Verstärker 68 verstärkt und invertiert. Das Ausgangssignal des Verstärkers 68 gelangt zur Leitung Zl? der Matrix gemäß Figur 3.

Die Betriebsweise der Schaltung gemäß Figur 4 soll anhand eines speziellen Beispiels erläutert werden. Es sei angenommen, daß die anzuzeigende Einerziffer eine "9." und die anzuzeigende Zehnerziffer eine "1" ist. Betrachtet man die Matrix gemäß Figur 3j so bedeutet dies, daß eine positive Spannung an die Leitung Y(m-1)=Y9 und eine im Vergleich hierzu negative Spannung an die Leitungen Xl und X2 gelegt werden muß. Dies ist einer der Fälle, wo die der Z-Leitung zugeordnete Nummer um eine Einheit größer ist als die der X-Leitung zugeordnete Nummer. Am Eingang des Umsetzers 54 führen die Leitungen A und D der Leitungsgruppe 50 Spannung, wobei die Leitung D einen Binärwert von 2-8· und die Leitung A einen Binärwert von 2 -1 hat, so daß sich insgesamt auf den Leitungen A bis D für die Einerziffer der Wert 9 ergibt. Am Eingang des Umsetzers 56 wird von den Leitungen 52 nur der Leitung A, entsprechend der Ziffer 2 =1, ein Signal zugeführt. Irn Umsetzer 5^4 wird ein nicht dargestellter Transistor durchgeschaltet und legt die Ausgangsleitung 70, entsprechend der Ziffer 9> an Masse. Dies hat zur Folge, daß der Transistor 7*1 im Transistor-Treiber sat ζ 58 durchgeschaltet wird und eine Spannung +V_LD über den Transistor Tk an die Ausgangsleitung Y9 gelangt. Sobald die Leitung 70 an Masse liegt, hat das Ausgangssignal des Inverterverstcirkers 72 einen hohen Pegel. Somit ist der vom Ausgang des Verstärkers 72 an den linken Eingang des ODER-Gatters 62 gelegte Spannungfspegel ebenfalls hoch.

Im Umsetzer 56 wird ein ebenfalls nicht dargestellter Transistor durchgosehaltet und legt die Ausgangs]eitung 76,entsprechen:; der Ziffer 1, an Mfisoe. Dies ist die Leitung, Vielehe rxlt der Klemme Xl" df.;r Matrix fr ein-.; ü ]'';i.r;ur 3 sowie mit der rechten

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SAD

des ODER-Gatters 62 in Verbindung steht. Da somit wenigstens eine der Eingangsklemmen des ODER-Gatters 62 auf einen niedrigen Schaltpegel liegt, ist auch der Ausgangsspannungspegel niedrig. Das ÜDER-Gatter 6¹I ist mit einem Eingang an die Ausgangsloi tung 78, entsprechend der Ziffer 2, des Umsetzers 56 angeschlossen. Diese Leitung liegt auf einem hohen Spannungspotential. Ein zweiter Eingang des ODER-Gatters Gk int an den Ausgang eines invertierenden Verstärkers 80 angeschlossen, dessen Eingang mit der Ausgangs leitung 82, entsprechend der Ziffer 0, des Umsetzers 5^1 in Verbindung steht. Da die Leitung 82 auf einem hohen Spannungspegel' liegt,hat der Verstärker am Ausgang einen niedrigen Spannungspegel, und der zweite Eingang des ODKR-Gatters 6*! erhält somit ein Signal niedrigen Spannungspegels. Somit ist auch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 6k niedrig. Die Ausgangssignale der beiden ODER-Gatter 62 und GH bilden die Eingangsr.ignale für das UND-Gatter 66_; und da beide einen niedrigen Spannungspegel haben, ist das Ausgangesignal des UliD-Gatters 66 hoch. Der Verstärker 68 invertiert das Ausgangssignal des UND-Gatters 66 und liefert somit ein Signal niedrigen Aucganc^pegels an die Leitung Z2 der Matrix gemäß Figur 3.

Figur 5 zeigt das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung.Sie umfaßt ein Anzeigegerät 00, entsprechend der Darstellung von Figur 1, mit einer Gesamtzahl von 201 Anzeigesegmenten, von denen 100 Segmente in einer ersten Kolonne und 101 Segmente in einer zweiten Kolonne gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Anzahl der Anzeige-Segmente ergibt £>ich aus der Gleichung 2mn+l=?0l, worin m=n=10. Dieses Anzeigegerät kann einen Lichtzeiger für eine Skala mit 100 Skalenstrichen bilden, d.h. eine Skala mil" den Ziffern 00 bis 99· Bei Verwendung eines solchen elektronischen Lichtzeiger hat die Skala eine Auflösung von 1 %.

Don lioispiolswei:;e von einem nicht dnrf.o:;tcl!l ton Rechner gell ie-

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8AD ORtQlNAl.

ferte Anzeigesteuersignal geht auf den beiden jeweils vier Leitungen umfassenden Leitungsgruppen 50 und 52 ein und zwar in binär kodierter Dezimalform. Die Information auf der Leitungsgruppe 52 entspricht den Zehnerziffern und die Information auf der Leitungsgruppe 52 den Einerziffern. Sie wird von binär kodierter Dezimalform mittels der Umsetzer 5'ί und 56 in eine normale Dezimalform umgewandelt. Die Umsetzer enthalten Treiberstufen für die Versorgung des Anzeigegeräts 90 mit der erforderlichen Energie. Die Ausgangsleitungen des Umsetzers 56 sind an die Leitungen XÜ bis X9~ der Matrix des Anzeigegerätes 90 und über eine Gruppe von l8 ODER-Gattern 60

mit jeweils zwei Eingängen an die Leittxngen ZO bis ZlO ange-P schlossen.

Als Anzeigesegmente können nicht nur lichterzeugende Dioden, sondern auch andere geeignete elektrisch-optische Wandler, möglichst in Miniaturform, eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Reihenschaltung einer normalen Diode mit einer Lampe verwendet werden. Ferner eignen'sich hierfür flüssige Kristalle, Vielehe ebenfalls den für die Anzeige wesentlichen Kontrast im Vergleich zu den nicht angesteuerten Teilen der Anzeigevorrichtung erzeugen. Dieser beruht bei flüssigen Kristallen auf der Lichtstreuung und nicht wie bei lichterzeugenden Dioden auf der Aussendung von Licht. Die Form des elektronischen Lichtfc zeigers ist nicht wie im Ausführungsbeispiel beschrieben auf die Dreieckform beschränkt; auch jede andere geometrische oder ungleichmäßige Form kann verwendet werden. Ferner kann man die Form der einzelnen Anzeigesegmente sowie die Zahl der Kolonnen in der Anzeigevorrichtung in der gewünschten Weise wählen. Die einzelnen Kolonnen brauchen nicht geradlinig angeordnet zu sein, sondern sie können auch, wie dies bei Skalen mit mechanisch beweglichem Zeiger üblich ist, gekrümmt sein. Auch in der Anordnung und Aufteilung eier Skala hat man völlig freie Hand; sie kann linear oder nichtlinear sein. Schließlich braucht auch das Ani ruiorsiniiil iri i'-ht unbedingt o.in binär· l;od"i ortet; "V-rJnal- '/u üoin, fionciri'n es k.'inn joden beliebigen Dijd talkode

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SAD

aufweisen, der bei Verwendung eines geeigneten Umsetzers in der Lage ist, eine von m Y-Leitungen und eine von η X-Leitungen anzuwählen, um die Matrix anzusteuern.

Im Blockschaltbild der Figur 5 umfaßt das Anzeigegerät 90 nicht nur die lichtemittierenden Dioden, sondern auch die zu deren Ansteuerung dienende Matrix, also die gesamte Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 einschließlich der dort dargestellten normalen Dioden. Der Block 5~ί in Figur 5 enthält im Vergleich zu Figur 4 außer dem eigentlichen Umsetzer 5h auch noch die Treibertransistoren 58 und der Block ^E neben dem eigentlichen Umsetzer 56 die Invertervei'stärker 68. Figur 5 stellt also in Form eines Blockschaltbildes den gesamten schaltungstechnischen Aufbau .der Anzeigevorrichtung dar, wie er sich beim Einfügen der die Anzeigesegmente bildenden lichtemittierenden Dioden und der Diodenmatrix gemäß Figur 3 in die Logikschaltung gemäß Figur k ergibt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (l.) Elektro-optische Anzeigevorrichtung, dadurch g e kennzei chnet, daß wenigstens zwei parallele Kolonnen (AjB) aus einzelnen elektro-optischen Anzeigesegmenten vorgesehen und die Segmente der ersten Kolonne (A) gegenüber denjenigen der zweiten Kolonne (B) in Längsrichtung versetzt angeordnet sind,

   daß alle Segmente derart an eine mit einem anzuzeigenden Eingangssignal gesteuerte Matrix-Schaltung angeschlossen sind, daß jeweils wenigstens ein Segment (10) in der ersten Kolonne (A) und zwei diesem und einander benachbarte Segmente (12,1h) in der zweiten Kolonne (B) an Spannung liegen, und daß die jeweils an Spannung liegenden Segmente einen an einer dem Eingangssignal entsprechenden Stelle längs der Kolonne sichtbar werdenden Zeiger bilden.

   2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonnen von Anzeigeseginenten aus η Blöcken (X) jeweils mehrerer Anzeigesegmente und n+1 Einzelsegmenten (Z) bestehen, wobei letztere nur in der zweiten Kolonne (B) und zwar jeweils zwischen benachbarten Blöcken (Xl,X2....) angeordnet sind, und daß jeder Block jeweils m Segmente(YA) in der ernten Kolonne (A) und m-1 Segmente (YB) in der zweiten Kolonne (B) aufweist.

   3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei c h η e t, daß die Matrix-3ehaltungsanordnung als Diodenmatrix aufgebaut ist (Figur J>).

   if. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> da -· durch g e k ε η η ζ e i chnet, dai?> an die Matrix-Schaltungsanordnung wenigstens ein Umsetzer an-ioschlüsscn i.si.,

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   welcher ein einer Meßgröße entsprechendes binär kodiertes Dezimalsignal in ein dezimales Eingangssignal für die Matrix umwandelt.

   5· Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis '!,dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige-Segmente durch lichtemittierende Dioden gebildet sind.

   6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis *l-, da· durch gekennzeichnet, daß die Anzeigesegmente durch flüssige Kristalle gebildet sind.

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