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Anordnung zur Anzeige der Stellung eines Stellgliedes Stand der Technik
Technische Geräte enthalten Stellglieder, mit denen die Stärke von Wirkungen entweder
von Hand oder automatisch geregelt werden kann.
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Ist die Wirkung durch menschliche Sinne nicht unmittelbar oder nicht
genügend genau erfassbar, so ist es üblich, diese Wirkung durch Anzeigemittel anzuzeigen.
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Werden die Stellglieder unmittelbar durch mechanisch verbundene Bedienungselemente
bedient, so werden diese Bedienungselemente mit Skalen, Zeigern oder dergl. verbunden,
die dem Bedienenden den Zustand des Stellgliedes bzw. den Grad seiner Wirkung anzeigen.
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So ist z.B. bei einem einfachen Rundfunkgerät das Stellglied für die
Empfangsfrequenz, der Drehkondensator, mit einem Bedienungselement, einem Drehknopf
verbunden und das Anzeigemittel für die Wirkung des Drehkondensators ist die Stationsskala,
die in Empfangsfrequenzen bzw. in Stationen geeicht ist.
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Aufwendigere Rundfunkgeräte besitzen anstelle eines Drehkondensators
elektronisch wirkende Kapazitätsdioden als Stellglieder für die Empfangsfrequenz.
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Das Bedienungselement hierfür muß über eine elektrische Leitung mit
veränderbarem Potential oder ganz allgemein über einen (Fern-) Übertragungskanal,
der streckenweise drahtlos sein kann, auf die Kapazitätsdioden wirken, wobei deren
jeweiliger Arbeitszustand auch elektronisch, z.B. mit einem Meßinstrument, dessen
Skala in Empfangsfrequenz geeicht ist, angezeigt wird (GM 1.968.162).
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Es ist auch bekannt, rein elektronische Mittel, z.B. Ziffernanzeigeröhren,
als Anzeigemittel für die Wirkung von als Stellglieder für die Empfangsfrequenz
dienenden Kapazitätsdioden zu verwenden (GM 6.751.643).
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Es ist ferner bekannt, die Stellung eines Stellgliedes durch Leuchtsäulen
anzuzeigen, die vorzugsweise aus einer Reihe von Leuchtelementen bestehen (os 2.200.918).
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Es ist weiterhin bekannt, eine solche Reihe von Leuchtelementen aus
einer Reihe von Galliumarsenid-Dioden zu bilden und damit bei fernbedienten Farbfernsehgeräten
die Stellung der jeweilig betätigten Stellglieder für Lautstärke, Helligkeit und
Farbkontrast anzuzeigen (Serviceschrift NORDMENDE Zentralkundendienst "Spectra color
telecontrol II").
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Die bekannten Anzeigemittel haben insgesamt den Nachteil, daß sie
auf dem Bedienteil eines technischen Gerätes relativ viel Platz brauchen. Das spielt
an sich keine Rolle, wenn es sich um grössere Geräte handelt. Ist jedoch auf einem
beschränkten Raum eine Vielzahl von Bedienungselementen und Anzeigemitteln unterzubringen
(Flugzeug, Messgerät, Farbfernsehgerät), so werden die Skalen, die Zeiger oder die
Leuchtsäulen so klein, daß sie von der Mehrzahl der Bedienenden nur noch schlecht
abgelesen werden können, vor allem dann, wenn das Ablesen aus einer grösseren Entfernung,
z.B.
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bei einem fernbedienten Gerat der Heimelektronik (Farbfernsehgerät,
HiFi-Steuergerät), erfolgen soll.
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Aufgabe Es besteht die Aufgabe, ein Anzeigemittel für die Wirkung
eines Stellgliedes zu schaffen, das so klein ist, dass es auf kleinstem Raum, u.U.
sogar auf oder in dem Bedienungselement selbst, Platz findet und das auf grössere
Entfernung die Stellung des Stellgliedes signalisiert, ohne dass es eines scharfen
Hinsehens bedarf.
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Auch soll es möglich sein, bestimmte zu bevorzugende Stellungen von
Stellgliedern, z.B. die Normalstellung der Regler für Helligkeit, Farbkontrast und
Lautstärke bei einem Farbfernsehgerät, besonders leicht zu erkennen.
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Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Mittel
gelöst.
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Vorteile Die bekannten Anzeigemittel zeigen im allgemeinen durch Verändern
einer relativen Lage oder durch Umrissveränderung an. Das Erkennen wird immer achwieriger,
je kleiner die Anzeigemittel sind oder je weiter sie entfernt sind.
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Beim vorgeschlagenen Anzeigemittel genügt allein das Vorhandensein
Mit dem Aufleuchten des Anzeigemittels wird sofort die Farbe erkannt, ohne daß es
eines -angestrengten Hinsehens bedarf. Die Information wird gleichsam beiläufig
übermittelt.
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Besonders einfach ist es, eine zu bevorzugende Stellung eines Stellgliedes
zu signalisieren. Eine solche zu bevorzugende Stellung ist z.B. die "Normalstellung".
So hat z.B. jedes Farbfernsehgerät für seine Stellglieder für Farbkontrast, Helligkeit,
Lautstärke, usw. eine Normalstellung, die im Mittel gesehen richtig ist. Eine solche
Normalstellung kann bereits bei der Herstellung des Gerätes oder durch den das Gerät
aufstellende Fachhändler vorprogrammiert werden (vergl. OS 2.ol3.751).
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Für Nichtfachleute ist es mitunter recht schwierig, diese Normalstellung
nur anhand des Bildschirmbildes wiederzufinden, wenn einmal durch einen unglücklichen
Zufall alle Regler verstellt worden sind. Bei einem Anzeigemittel gemäss vorliegender
Erfindung kann die VorpCgrammierung in einfacher Weise, z.B. so erfolgen, daß die
Anzeigemittel in der Normalstellung "Gelb" zeigen, während zu starke Wirkung mit
"Rot" und zu schwache Wirkung mit "Grün" angezeigt wird. Durch-entsprechende Bemessung
der Schaltung und der Beschaffenheit der Speiseströme läßt sich sogar erreichen,
daß der Stellbereich, in dem "Gelb" angezeigt wird, relativ klein ist, so daß die
Normalstellung sogar ziemlich genau einstellbar ist.
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Die Kleinheit der Leuchtdiodenanordnung kommt dem Trend zur Miniatursierung
entgegen. Selbst auf kleinsten Bedienungsfeldern, auf denen sich Skalen und Zeiger
schon garnicht mehr unterbringen lassen, ist für die Leucht-Dioden-Anordnungen immer
noch Platz.
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Besonders vorteilhaft ist die Unterbringung der Leuchtdioden auf oder
in dem Bedienungselement des Stellgliedes selbst. So können z.B. Leuchtdioden-Anordnungen
direkt in den Köpfen selbst kleiner Bedienungsknöpfe angebracht werden. Durch diese
Anordnung wird jeder zusätzliche Platzbedarf überhaupt vermieden, und es wird nicht
nur eine weit signalisierende Wirkung erreicht, sondern auch eine vollendete stilistische
Lösung.
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Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der vorgeschlagenen Anzeigemittel
bei Bedienungselementen, deren Betätigung lediglich eine gleichmässig verlaufende
Änderung der Stellung des Stellgliedes in positivem oder negativem Sinn bewirkt.
Derartige Bedienungselemente, die vor allem bei Fernsehbedienungen gebräuchlich
sind, bestehen z.B. jeweils aus zwei Drucktasten oder einem Kipphebel mit einer
mittleren Ruhestellung oder 2 Berührungsplatten, durch deren Betätigung das Stellglied
entweder im positiven Sinn (Plus-Taste) oder im negativen Sinn (Minus-Taste) verändert
wird. Diese Art von Bedienungselementen sagen an sich nichts aus über die absolute
Stellung des Stellgliedes. Hier sind Anzeigemittel unerlässlich.
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Leuchtdioden-Anordnungen gemäss vorliegender Erfindung lassen sich
leicht zwischen zusammengehörenden Plus-Minus-Tasten unterbringen.
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Erläuterung der Erfindung Die Erfindung wird anhand von verschiedenen
Asuführungsbeispielen erläutert.
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Es zeigen Abb. 1 ein Beispiel für eine elektrische Schaltung zur Erzeugung
verschiedener Farben oder auch verschiedener Blinksignale mit einer Leuchtdioden-Anordnung,
Abb. 2 a und b einen Drehknopf als Bedienungselement mit einer in seinem Kopf angebrachten
Leuchtdioden-Anordnung, Abb. 3 eine Ultraschall-Fernsteuerung mit Plus-Minus-Tasten
zur Steuerung analoger Funktionen mit einer Anzeigeanordnung für die Stellung der
Stellglieder zwischen den Plus-Minus-Tasten.
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In Abbildung 1 ist als Beispiel eine Leuchtdioden-Anordnung 1 gezeigt,
die aus 2 antiparallel geschalteten Leuchtdioden 2 und 3 besteht, von denen die
eine (2) rot und die andere (3) grün leuchtet. Die beiden Leuchtdioden sind räumlich
so dicht beieinander angeordnet, daß das Auge, zumindest ab einer gewissen Entfernung,
die beiden Leuchtdioden als eine gemeinsame räumliche Anordnung empfindet und sie
nicht mehr einzeln unterscheiden kann.
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An einem Potentiometer 4 oder einer anderen zur Spannungsteilung geeigneten
Anordnung wird eine Teilspannung der Gleichspannungsquelle 5 abgegriffen. Das Potentiometer
4 oder die andere zur Spannungsteilung geeignete Anordnung ist mechanisch bzw. elektrisch
mit dem Stellglied verbunden in der Weise, daß die abgegriffene Teilspannung ein
Mass für die Stellung des Stellgliedes ist. In dem Beispiel nach Abbildung 1 wird
je nach Stellung des Potentiometerschleifers 6 einmal die rote Leuchtdiode (2) oder
die grüne Leuchtdiode (3) aufleuchten. Ist die abgegriffene Teilspannung Null, so
leuchtet keine der beiden Leuchtdioden auf.
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Um ein Weiterleuchten auch in der Stellung "Teilspannung Null" zu
gewährleisten, wird dem Betriebsgleichstrom ein Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle
(7a oder b oder c oder d) überlagert. Hat z.B. der überlagerte Wechselstrom eine
Mäander-Form nach 7b und ist seine Frequenz extrem tief und ist ausserdem seine
Amplitude (Spitze-Spitze) kleiner als der Betriebsgleichstrom, so leuchten in den
Endstellungen des Potentiometerschleifers entweder die rote oder die grüne Diode.
In der Zwischenstellung jedoch blinken die beiden Leuchtdioden abwechselnd. Die
Blinkzeiten richten sich nach dem Impuls-Pausen-Verhältnis der Mäanderspannung.
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Ist der überlagerte Wechselstrom von Dreieckform (7d), von Sägezahnform
(7c) oder auch von einfacher Sinusform (7a), so ändern sich die Blinkzeiten in Abhängigkeit
von der Stellung des Potentiometerschleifers 6. In der Stellung "Teilspannung Null"
blinken "Rot" und "Grün" abwechselnd immer gleich lag.
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Mit zunehmender Abweichung verschieben sich die Blinkzeiten immer
mehr zu "Kurz-Rot / Lang-Grün" oder bei Abweichung in anderer Richtung zu "Kurz-Grün
/ Lang - Rot", bis schliesslich nur Dauerleuchten "Rot" oder Grün" übrigbleibt.
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Ein solches, nach den Morsebuchstaben A und N bezeichnetes und in
der Funknavigation als AN-Verfahren bekanntes Verfahren ist hervorragend geeignet,
um Abweichungen von einem Sollwert zu signalisieren. Handelt es sich bei diesem
Sollwert um eine "Normalstellung" eines Stellgliedes, die vorprogrammiert
werden
soll, so braucht der Abgriff 8 des Potentiometers 4 lediglich von Hand verschiebbar
gemacht werden. Sobald sich der mit dem Stellglied mechanisch verbundene Potentiometerschleifer
6 mit dem programmierbaren Abgriff 8 gegenüberstehen, sind die Blinkzeiten für Rot
und Grün gleich lang und es wird Übereinstimmung zwischen Sollwert und Istwert des
Normalstellung-Stellgliedes festgestellt.
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Wird die Frequenz des dem Betriebs gleichstrom überlagerten Wechselstromes
so weit erhöht, daß das Auge infolge seiner Trägheit die einzelnen Blinkperioden
nicht mehr erkennen kann, dann erkennt das Auge nur noch Mischfarben zwischen "Rot"
und "Grün", z.B. bei Kurz Grün / Lang Rot" die Mischfarbe "Orange" bei gleich langen
Blinkzeiten für Rot und Grün die Mischfarbe "Gelb" und bei "Lang Grün / Kurz Rot"
die Mischfarbe "Grün-Gelh".
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Die Mischfarben sind natürlich auch noch von der Leuchtstärke der
beiden Leuchtdioden 2 und 3 abhängig. Auch sind durch Korrekturen in der Kurven-Form
des überlagerten Wechselstromes Verbesserungen in den Farbübergängen zu erreichen.
Auch hier läßt sich leicht eine "Normalstellung" des Stellgliedes dadurch vorprogrammieren,
indem der Abgriff 8 des Potentiometers 6 so verstellt wird, daß die Leuchtdioden-Anordnung
in der Normalstellung des Stellgliedes eine besonders markante Farbe, z.B. "Gelb"
zeigt.
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Wird die Amplitude des dem Betriebsgleichstrom überlagerten Wechselstroms
verkleinert, so wird dadurch der Stellbereich des Stellgliedes, in dem "Gelb" angezeigt
wird, immer kleiner, d.h. die Markierung der Normalstellung wird immer genauer.
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Die Schaltung nach Abbildung 1 zeigt nur das Arbeitsprinzip der Anordnung.
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Das Potentiometer 4 kann ebenso gut durch eine dem Stellglied angepaßte
Halbleiteranordnung ersetzt werden, deren Steuerung durch analoge oder digitale
Mittel erfolgt.
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Auch die Halbleiteranordnung 1 zeigt nur das Arbeitsprinzip. Es müssen
nicht wie im gezeichneten Beispiel zwei antiparallel arbeitende Dioden verschiedener
Leuchtfarbe verwendet werden. Zum Zwecke der Farb-Umschaltung sind auch Leuchtdioden
beschrieben worden, bei denen 2 pn-Übergänge bereits auf einem einzigen Chip liegen
(Funktechnik '974, 12, S. 432). Es sind auch Leuchtdioden bekannt geworden, deren
Farbänderung bereits im Kristall durch Anderung des Betrie rRr? erfolgt. $rfol g.
Hier bedarf es keiner
Umpolung des Betriebsgleichstromes, sondern
nur dessen Vergrösserung oder Verkleinerung.
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Die Schaltung nach Abbildung 1 kann für diesen Fall beispielsweise
dadurch abgeändert werden, daß in Reihe mit Wechselstromquelle 7a - d eine weitere
Gleichstromquelle geschaltet ist, deren Strom demjenigen Betriebsstrom der Leuchtdiode
entspricht, bei dem ein Umspringen der Leuchtfarbe eintritt oder bei dem eine Mischfarbe
entsteht, die ein Signal für die "Normalstellung" sein soll.
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Abbildung 2 zeigt eine sinnvolle räumliche Anordnung der Leuchtdioden-Anordnung
auf bzw. im Inneren des Bedienungselementes selbst. Es wird dann kein weiterer Platz
auf einem z.B. sehr engen Bedienungsfeld benötigt.
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Ein vorzugsweise miniaturisierter Drehknopf lo trägt in seinem dem
Bedienenden zugewandten Ende 11 die Leuchtdiodenanordnung, deren Licht 12 durch
die Vorderfläche des Drehknopfes austritt. Dabei ist es zweckmässig, die Vorderfläche
als einen vorn mit Facetten 13 versehenen glasklaren Lichtleitkörper auszubilden,
um eine gute Breitenstreuung des Leuchtdioden-Lichtes zu bewirken.
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Abbildung 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Anordnung zur Anzeige
der Stellung eines Stellgliedes bei einem Farbfernsehempfänger mit Ultraschallfernsteuerung.
Wie bekannt, werden bei solchen Ultraschallfernsteuerungen von einem Geber 20 Ultraschallsignale
21 ausgestrahlt, die auf ein Mikrofon 22 treffen, das zu einem Ultraschall-Empfänger
gehört, der im Gehäuse 23 des eigentlichen Farbfernsehgerätes mit eingebaut ist.
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Stellglieder, die durch das Ultraschallsignal verstellt werden, sind
im allgemeinen Stellglieder für die Bildhelligkeit, den Farbkontrast und die Lautstärke.
Die Stellglieder sind auf dem Chassis des Farbfernsehgerätes untergebracht. Die
Stellglieder werden in Richtung steigender Wirkung verstellt durch sogenannte Plus-Tasten
24a und 24b, die meist sowohl auf dem Ultraschallgeber als auch auf dem Bedienungsfeld
des Gerätes angeordnet sind. Die Verstellung der Stellglieder in Richtung verminderter
Wirkung geschieht durch die sogenannten Minus-Tasten 25a und 25b, die den sinngemäss
dazu gehörenden Plus-Tasten räumlich zugeordnet sind.
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Plus- und Minus-Tasten bewirken immer nur eine Änderung der jeweiligen
Stellunc des Stellgliedes. Seine jeweilige Stellung selbst kann aber immer nur aus
der Stärke seiner Wirkung (Helligkeit, Farbkontrast, Lautstärke) erkannt werden.
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Die Erfahrung hat gezeigt, dass der Mehrzahl der Bedienenden die richtige
Einstellung z.B. der Bildhelligkeit und des Farbkontrastes erhebliche Schwierigkeiten
macht, die oft durch eine gewisse Scheu vor der Technik motiviert werden.
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Eine bildschirmunabhängige Anzeige der Stellung der Stellglieder gemäss
vorliegender Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten weitgehend. Die zur vorliegenden
Erfindung gehörenden Leuchtdioden-Anordnungen 26 sind hier im Beispiel auf dem Bedienungsfeld
27 des Fernsehgerätes zwischen den Plus-Minus-Tasten untergebracht. Da diese Tasten
wegen des erforderlichen Freiraums für den bedienenden Finger immer einen gewissen
Abstand haben müssen, ist auch hier für die Anzeige mittels der Leuchtdioden-Anordnungen
kein zusätzlicher Platzbedarf auf dem meist sehr engen Bedienungsfeld notwendig.
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Werden nun z.B. nach einer Anordnung nach Abb. 1 die Farben der Leuchtdioden
so vorprogrammiert, daß z.B. bei Gelb" die dazugehörenden Stellglieder in Normalstellung
sind, so ist es auch für einen technisch Ungeübten einfach, zunächst einmal alle
Stellglieder durch Betätigen der Plus-Minus-Tasten nacheinander in die Normalstellung
zu bringen. Zeigt zum Beispiel die Leuchtdiodenanordnung "Rot", so bedeutet das
"Zuviel" und der Bedienende drückt die Minus-Taste solange, bis die richtige gelbe
Farbe erscheint.
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Zeigt die Leuchtdiodenanordnung "Grün", so bedeutet das "Kann mehr
sein". Der Bedienende drückt die entsprechende Plus-Taste solange, bis die richtige
gelbe Farbe erscheint.
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Sind dann erst einmal alle Stellglieder in die Normalstellung gebracht,
so kann der anspruchsvolle Bedienende von dieser Normalstellung ausgehend feine
Nuancen der Bildhelligkeit oder des Farhkontrastes nachstellen, die sich aus der
Art der jeweiligen Sendung oder aus den technischen Toleranzen des eingestellten
Senders ergeben.