DE2242000B2 - Amplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen - Google Patents

Amplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Aplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen, weiche mit Kreuzungspunkten von der die Matrix bildenden Leiter verbunden sind, welche Leiter derart selektiv gespeist werden, daß wenigstens eines der elektrisch leuchtenden Elemente nach Wahl zum Leuchten gebracht wird.
Anders ausgedrückt befaßt sich die Erfindung mit der Anzeige von Signalen, die in Form einer elektrischen Spannung vorliegen, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von der Zeit.
Früher hat man dazu Kathodenstrahlröhren verwendet, die jedoch verhältnismäßig viel Zeit beanspruchen und schwer sind. Sie eignen sich daher nicht als Sichtanzeigen z. B. an Bord von Luftfahrzeugen, bei denen Haltbarkeit, geringe Masse und geringer
Raumbedarf von erheblicher Bedeutung sind.
Geräte der eingangs beschriebenen Art, bei denen zur Anzeige eine Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen, insbesondere Leuchtdioden mit Arsen, Phosphor oder Gallium, verwendet werden, sind bekannt (US-PS 35 22 473, Literaturstelle: H. R. Luxenberg, R. L. Kuehn »Display System Engineering« 1968 (Mc Graw Hill Cy.), Seite 379, Abschnitt 10.12, bis Seite 383, Absatz 1). Problematisch ist jedoch die Ansteuerung der Matrix, die einen erheblichen Aufwand erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs beschriebenen Gattung mit einer Matrixansteuerung anzugeben, die bei hoher Leistung wenig Raum und wenig Gewicht beansprucht.
Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß es wenigstens einen Amplituden-Raum-Umformerkreis aufweist, welcher selektiv die Leiter der Matrix von einer für die Größe einer Veränderlichen repräsentativen elektrischen Spannung speist und einen Komparator enthält, welcher diese Spannung mit einer aus Stufen zusammengesetzten Spannung vergleicht und ein Signal abgibt, welches selektiv einem Leiter der Matrix zugeleitet wird, welcher der Spannungsstufe entspricht, deren Wert wenigstens gleich dem der veränderlichen Spannung ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Selbstverständlich kann für eine zweite veränderliche Größe, die durch eine Kombination mit der ersten verbunden ist, eine identische Anordnung für die jeweils andere Gruppe von Linien der Matrix verwendet werden. Wenn diese zweite Größe die Zeit ist, kann ein Taktgeber, z. B. unter Zwischenschaltung eines Zeit-Spannungs-Umsetzers, verwendet werden.
Mit einer derartigen Anordnung ist folglich eine Amplituden-Raum-Umformung realisierbar, denn einer gegebenen Signalamplitude entspricht die Stellung eines Binärzählers und dementsprechend eine Linie der Matrix, unabhängig davon, ob es sich dabei auf der Matrix um eine Kolonne oder um eine Zeile handelt.
Die Einführung eines doppelten Übergangsspeichers zwischen einem Binär-Analog-Umwandler und einem Binär-Dezimal-Decodierer ermöglicht die Speicherung des Wertes des anzuzeigenden Signals in binärer Form, der auf der Matrix nur für die Dauer der Zeit der Suche des Ranges der folgenden Linie sichtbar wird, woraus sich ergibt, daß die Erregungsdauer von der Amplitude des anzuzeigenden Signals unabhängig bleibt.
Alle anzeigbaren Signale, deren Periode wenigstens gleich oder größer ist als die Umwandlungs- und Ansprechzeit der verschiedenen elektronischen Einheiten, sind daher verwendbar und können auf einer leichten und groben ebenen Leuchtdiodenmatrix erscheinen, wobei die genannte Matrix entweder diskrete Dioden umfassen oder zu integrierten Schaltungen gehören kann.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein derartiger Amplituden-Raum-Umformer mit Hilfe von Doppelkomparatoren zugeordneten Widerstandsketten verwirklicht.
Die Anwendungen der Erfindung können in den unterschiedlichsten Gebieten liegen, die dasjenige der Bordausrüstungen auf Luftfahrzeugen umfassen, ohne sich jedoch darauf zu beschränken.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt in Form nines Übersichtsschaltplanes eine erfindungsgemäße Anzeigeeinheit,
Fig.2 zeigt eine Variante des Umformers mit Doppelkomparatoren.
j Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist auf einer ebenen Tafel eine Matrix 1 von Leuchtdiocen verwirklicht, die in Reihen und Kolonnen bildenden gekreuzten Linien angeordnet sind, wobei durch parallel angeordnete Leiter 2,3 die Leiter der beiden Serien in der Nähe jedes
κι ihrer Kreuzungspunkte mit den genannten Leuchtdioden verbunden sind. Es werden Photonen abgegeben, wenn an die beiden Elektroden einer Diode Spannungen angelegt werden, die sich für diese Betriebsart der fraglichen Dioden eignen. Der Übersichtlichkeit wegen
r> wurde keine eingehende Darstellung derartiger Dioden gegeben. Wenn die Richtungen der Leiter 2 und 3 orthogonal liegen, so definiert die Matrix eine Darstellungsfläche mit rechtwinkligen Koordinaten. Die Zeilen und Kolonnen können in beliebiger, gleicher oder ungleicher Anzahl vorhanden sein.
Bei dem Umformersystem wird, wie aus dem Diagramm oben links in Fig. 1 hervorgeht, die Änderung einer Größe in Form einer elektrischen Spannung Kl in Abhängigkeit von der Zeit t wiedergegeben. Die veränderliche Spannung Vl wird an einen der Eingänge eines Kornparators K 1 angelegt. Der zweit? Eingang dieses Komparators K 1 ist mit dem Ausgang eines Binär-Analog-Umwandlers D 1 verbunden.
jo Ein Taktgeber H, der elektrische Impulse in Form von in dem mittleren Diagramm links in Fig. 1 erscheinenden Rechtecksignalen abgibt, speist einen Binärzähler Cl, dessen binäre Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen des Binär-Analog-Umwandlers D 1 verbun-
r> den sind. Dieser Binär-Analog-Umwandler D\ liefert eine elektrische Spannung in Treppenform, die in dem Diagramm in F i g. 1 links daneben dargestellt ist.
Andererseits sind die binären Ausgänge des Binärzählers Cl mit den entsprechenden Eingängen einer Einheit von bistabilen und verriegelbaren, als verriegelbarer Übergabespeicher LIl bezeichneten Multivibratoren verbunden, wobei diese Einheit einen mit dem Ausgang des Komparators K 1 verbundenen Auslöseeingang besitzt.
Die Ausgänge des ersten Übergangsspeichers LIl sind mit den Eingängen eines zweiten analogen Übergangsspeichers L 12 verbunden, der mit einem Auslöseeingang versehen ist, welcher mit dem Detektor für die maximale Kapazität des Binärzählers Cl
so verbunden ist.
Die Ausgänge des zweiten Übergangsspeichers L 12 sind mit den Eingängen eines Binär-Dezimal-Decodierers DIl verbunden, dessen Dezimalausgänge mit den homologen Eingängen eines Interface /11 genannten Verstärkers verbunden sind, dessen Ausgänge jeweils an die Leiter 2 angeschlossen sind, wobei die Leiter 2 in diesem Beispiel Reihen bilden.
Die Arbeitsweise einer derartigen Einheit ist folgende: Bei dem Betrieb des Taktgebets H steuert der Binärzähler Cl einerseits den Binär-Analog-Umwandler D 1, an dessen Ausgang die vorgenannte Treppenspannung anliegt, und andererseits den ersten Übergangsspeicher LIl.
Der Komparator K 1 liefert an seinem Ausgang eine
Auslösespannung für den Übergangsspeicher LIl, wenn das von D1 kommende Signal gleicher oder größer ist als der Wert der elektrischen Spannung Vl, die am ersten Eingang des Komparators K 1 anliegt und
dem Wert entspricht, der auf der Matrix angezeigt werden soll.
In dem Augenblick, in dem die Gleichheit der Spannungen auf den beiden Eingängen des Komparators K 1 erreicht ist, wird der Inhalt des Binärzählers C1 in den ersten Übergangsspeicher LIl eingespeichert und erscheint ebenfalls an den Ausgängen desselben.
Der somit eingespeicherte Binärwert wird an den zweiten Übergangsspeicher L 12 in dem Augenblick weitergegeben, in dem der Binärzähler Cl den Höchstwert seiner Kapazität erreicht, das heißt in dem Augenblick, in dem sein letzterer Auslöseausgang gespeist wird, was der Speisung des Auslöseeinganges des zweiten Übergangsspeichers L 12 und der Rückführung des Binärzählers Cl in seine ursprüngliche Zählstellung entspricht.
Im gleichen Augenblick erscheint also der Binärwert am Ausgang dieses zweiten Übergangsspeichers L 12 und, unter der Einwirkung des Binär-Dezimal-Decodierers DIl, wird die entsprechende Reihe der Leiter 2 erregt.
Diese Erregung hält alsdann wenigstens für die Dauer an, während welcher der Binärzähler Cl einen seiner Zählzyklen durchführt.
Die Amplituden-Raum-Umformung ist somit verwirklicht, denn einer gegebenen Amplitude des Signals bzw. der Spannung Vl auf dem ersten Eingang des !•Comparators K 1 entspricht eine bestimmte Stellung des Binärzählers Cl und infolgedessen eine bestimmte Reihe der Leiter 2 auf der Matrix 1.
Die Rolle der beiden Übergangsspeichcr LIl und L 12 besteht darin, die Aufrechterhaltung der Speicherung des Wertes des anzuzeigenden Signals in binärer Form zu ermöglichen. Auf diese Weise bleibt die Dauer der Erregung einer Linie der Leiter 2 unabhängig von der Amplitude des anzuzeigenden Signals.
Jede Änderung dieser Amplitude zwischen zwei Abtastungen des Binärzählers C! bewirkt eine andere Wahl des Inhalts des Binä-zählers Cl, eine andere Stellung der Übergangsspeicher LIl und L 12. die ebenfalls eingespeichert bleibt, und eine andere Binärentschlüsselung in dem Binär-Dezimal-Decodierer DIl, also die Erregung einer unterschiedlichen Reihe der Leiter 2 mit einer Erregung, die merklich für die gleiche Dauer beibehalten wird.
Für die Erregung der Kolonnenleiter 3 kann eine analoge Schaltung verwendet werden, wobei man /um Beispiel von demselben Taktgeber H ausgeht, um den Binärzähler Cl und einen anderen Binärzähler C21 in Parallelschaltung zu speisen, dessen Ausgänge zugleich mit einem primären Binär-Analog-Umwandler D21 und einem primären Übergangsspeicher L 21 verbunden sind. Ein anderer Komparator K 2 ist durch einen ersten F.ingang mit dem Umsetzer einer zweiten zu betrachtenden veränderlichen Spannung V2 und durch einen /weiten Eingang mit dem Ausgang des entsprechenden primären Binär-Analog-Umwandlers D21 verbunden.
Hierdurch kann auf der Matrix 1 die Darstellung der Korrelation der beiden Veränderlichen unabhängig von der Zeit angezeigt werden, wobei die Verbindungsketle zwischen den Eingängen der Leiter 3 ebenfalls einen zweiten Übergangsspeicher L 22, einen zweiten Binär-Dezimal-Decodierer D 22 und einen Verstärker /22 umfaßt.
Soll eine einfache Darstellung einer zeitabhängig verlaufenden Erscheinung erreicht werden, so kann die Schaltung vereinfacht werden, und es genügt, den Hinär/ählcr C2I unmittelbar durch seinen Hingang mil dem Ausgang des Maximalkapazitätsdetektors des Binärzählers CI zu verbinden. In diesem einfachen Fall können der Komparator K 2, der Binär-Analog-Umwandler D 21, die Übergangsspeichcr L 21 und L 22 wegfallen und die Ausgänge des Binärzählers C21 unmittelbar mit den entsprechenden Eingängen des Binär-Dezimal-Decodierers D22 verbunden werden.
Die Gesamtheit dieser Dispositionen ermöglicht die gleichzeitige und synchrone Speisung der gewählten
ίο Reihen-Leiter 2 und Kolonnen-Leiter 3, um im gemeinsamen Abtastrhythmus der Binärzählcr Cl und C21 die Dioden der Kreuzungspunkte der betrachteten erregten Leiter zu erregen.
Bei diesem Rhythmus der Bildabtastung, bei dem das Anhalten der Netzhautreizungen genutzt wird, kann man auf der Matrix die dynamische Darstellung der Variationen in Korrelation der beiden betrachteten Veränderlichen erscheinen lassen.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel können alle Komparatortypen verwendet werden. Desgleichen kann ein einen Entschlüßler bildendes Netz der unter der Bezeichnung R2R bekannten Bauart Komparatoren der als »Typ μ Α 711« bekannten Bauart zugeordnet werden.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind derartige Komparatoren durch zwei in Reihe geschaltete Widerstandsketten 5 und 6 polarisiert, wobei die Widerstände untereinander identisch und diese beiden Ketten in Parallelschaltung mit einer Gleichstromquelle der Spannung L liegen, jeder Komparator 7 ist mit einem ersten Eingang versehen, der mit einer Verbindung zwischen einem Widerstand 5 des Ranges η und einem Widerstand des Ranges (n + 1) angeschlossen ist.
Der Ausgang dieses Komparator 7 kann unmittelbar oder mittelbar mit einer Matrixlinie la verbunder werden.
Die Schaltungen der anderen Komparatoren sind bis auf den Rang der Widerstände und der Matrixlinier identisch.
4(i Die dritten Eingänge 8 dieser Doppelkomparatorcr sind in Parallelschaltung mit einem nicht dargestellter Leiter verbunden, an dem die für die Größe dei anzuzeigenden Veränderlichen repräsentative elektrische Spannung Vl anliegt.
4> In jeder Kette sind N Widerstände 5 oder f angeordnet, die ebensovielen Linien la auf der Matrix und ebensovielen Komparatoren 7 entsprechen; die Klemmenspannung jedes Widerstandes beträgt E/N wobei f das an die Kette angelegte Potential ist.
Auf diese Weise besitzt jeder Komparator 7 eil Empfindlichkeitsfenster von gleich E/N für ein an seine Steuerelektrode angelegtes Signal.
Der Komparator entspricht demjenigen, der zwi sehen den Widerständen des Ranges (n + 1) und η ir der ersten Kette und zwischen den Widerständen dei Ranges η und (n-1) in der zweiten angeschlossen ist und liefert also an seinem Ausgang eine Spannung, un die daran angeschlossene Linie la der Matrix zi erregen, wenn die Spannung Vl an seiner Steucrelck
W) trodc einen Wert zwischen den Verhältnissen
En
und
Ein+ 1)
erreicht, was folgendermaßen geschrieben wcrdci kann:
En
Γ1
Ein+ I)
/V
Selbstverständlich könnte die Schaltung in Fig. 2 j andere zwischengeschaltete Elemente von der Art
\ derjenigen umfassen, die in F i g. 1 dargestellt sind, wenn
dieselben Vorteile der Unabhängigkeit zwischen den Erregungen der Matrixlinien und den Größen der anzuzeigenden Veränderlichen sowohl hinsichtlich der
Werte der genannten Größen als auch der Erregungszeiten erreicht werden sollen.
Es versteht sich von selbst, daß, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Modifikationen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Amplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen, welche mit Kreuzungspunkten von die Matrix bildenden Leitern verbunden sind, welche Leiter derart selektiv gespeist werden, daß wenigstens eines der elektrisch leuchtenden Elemente nach Wahl zum Leuchten gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens einen Amplituden-Raum-Umformerkreis aufweist, welcher selektiv die Leiter der Matrix (1) von einer für die Größe einer Veränderlichen repräsentativen elektrischen Spannung (Vl) speist und einen Komparator (Ki; KD) enthält, welcher diese Spannung (Vl) mit einer aus Stufen zusammengesetzten Spannung vergleicht und ein Signal abgibt, welches selektiv einem Leiter der Matrix (1) zugeleitet wird, welcher der Spannungsstufe entspricht, deren Wert wenigstens gleich dem der veränderlichen Spannung (Vl) ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Stufen zusammengesetzte Spannung eine veränderliche stufenförmige Spannung ist, daß der Komparator ein einfacher Komparator (K 1) ist und daß die für die Größe einer Veränderlichen repräsentative Spannung (Vl) einem ersten Eingang des Komparators (K 1) eingegeben wird, während die stufenförmige Spannung an einen jo zweiten Komparatoreingang angelegt wird und der Komparator am Ausgang ein Signal abgibt, sobald der Wert der stufenförmigen Spannung den Wert der anderen Spannung (Kl) überschreitet.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Komparators (K 1) an den Ausgang eines Binär-Analog-Umwandlers (Dl) angeschlossen ist, dessen Eingänge mit den Ausgängen eines von einem Taktgeber (H) gespeisten Binärzählers (Cl) und gleichzeitig mit den Eingängen eines ersten Übergangsspeichers (A. 11) verbunden sind, daß ein Auslöseeingang dieses ersten Übergangsspeichers (/11) an den Ausgang des Komparators (K 1) angeschlossen ist und seine Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen eines zweiten Übergangsspeichers (L 12) verbunden sind, welcher einen Auslöseeingang besitzt, der an einen Ausgang des Binärzählers (Cl) angeschlossen ist, welcher bei Erreichen seiner vollen Kapazität ein Signal liefert, während die Ausgänge des zweiten Übergangsspeichers (L 12) mit den entsprechenden Eingängen eines Binär-Dezimal-Decodierers (DU) verbunden sind, dessen Ausgänge über einen Verstärker (/11) mit den entsprechenden Leitern (2) der Matrix (1) verbunden sind.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei gleiche Amplituden-Umformerkreise aufweist, welche mit einer den Reihen entsprechenden Leitergruppe (2) bzw. mit einer den Kolonnen entsprechenden Leitergruppe (3) der Matrix (1) verbunden sind.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umformerkreise jeweils die für die Größen von zwei Veränderlichen repräsentativen Spannungen (Vl, V2) empfangen und die Matrix (1) die Korrelation zwischen diesen Veränderlichen sichtbar macht.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß für die beiden Amplituden-Raum-Umformerkreise ein gemeinsamer Taktgeber (/^vorgesehen ist.
7. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung einer zeitabhängigen Veränderlichen die den Reihen der Matrix (1) entsprechende Leitergruppe (2) von einem AmpHtuden-Raum-Umformerkreis gespeist wird und die den Kolonnen der Matrix entsprechende Leitergruppe (3) durch einen Binärzähler (C21) gespeist wird, dessen Eingang mit einem bei Erreichen der vollen Kapazität dieses Binärzählers ein Signal liefernden Ausgang des Binärzählers (Cl) des Amplituden-Raum-Umformerkreises verbunden ist und dessen Ausgänge direkt mit den entsprechenden Eingängen eines Binär-Dezimal-Decodierers (D22) verbunden sind, dessen Ausgänge über einen Verstärker (/ 22) an die den Kolonnen der Matrix (1) entsprechende Leitergruppe (3) angeschlossen sind.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Stufen zusammengesetzte Spannung durch eine Gesamtheit gleichzeitiger herrschender Spannungsstufen gebildet wird und daß der Komparator (KD) aus einer Reihe von Doppelkomparatoren (7) zusammengesetzt ist, welche die für die Größe einer Veränderlichen repräsentative Spannung (Vl) mit einer Reihe von Spannungsfenstern vergleicht, die durch die genannten Spannungsstufen definiert sind.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsstufen durch eine Doppelkette gleicher Widerstände (5,6) erzeugt werden, die in jeder Kette in der gleichen Anzahl vorhanden sind und wobei die Doppelkette durch eine Spannung (E) gespeist wird, und daß jeder Doppelkomparator (7) zwei mit den homogenen Enden eines Widerstandes mit der Rangordnung η + 1 einer der beiden Ketten und eines Widerstandes mit der Rangordnung η der anderen Kette verbundene Eingänge aufweist, während an einen dritten Eingang eines jeden Doppelkomparators (7) die für die Größe einer Veränderlichen repräsentative Spannung (Vl) angelegt ist und der Ausgang eines jeden Doppelkomparators (7) direkt oder indirekt mit einem Leiter der Matrix (1) verbunden ist.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leuchtenden Elemente Halbleiter-Fotodioden sind.
DE722242000A 1971-09-28 1972-08-26 Amplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen Expired DE2242000C3 (de)

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