DE3824588A1 - Verfahren zum fortlaufenden und automatischen ueberwachen des elektrischen wirkungsgrades und der fehlerfreien steuerung einer fluessig-kristall-anzeigevorrichtung - Google Patents
Verfahren zum fortlaufenden und automatischen ueberwachen des elektrischen wirkungsgrades und der fehlerfreien steuerung einer fluessig-kristall-anzeigevorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden und
automatischen Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades
und der fehlerfreien Steuerung einer Flüssig-Kristall-An
zeigevorrichtung, das eine wirtschaftliche, einfache, wirk
same und meßtechnisch einwandfreie Überwachung gewähr
leistet.
In vielen Ländern schreiben gesetzliche Bestimmungen auf
dem Gebiet des Meßwesens vor, daß bei Vorrichtungen zum
Wiegen oder Messen von zu verkaufenden Produkten die An
zeige der abgegebenen Menge, des Preises und der Gesamt
summe, die zu zahlen ist, immer in Form des elektrischen
Wirkungsgrades prüfbar sein muß. Zu diesem Zweck verwen
den derartige Vorrichtungen im allgemeinen Anzeigeeinrich
tungen, denen die Fähigkeit zu prüfen eigen ist, wie bei
spielsweise sieben-Segment-Nixie-Röhren, die im wesentli
chen aus sieben Glühfadenlampen bestehen, oder Leuchtdio
denanzeigevorrichtungen, bei denen die Segmente Leucht
dioden sind. Diesbezüglich ist es bei derartigen Anzeige
vorrichtungen nur notwendig, den durch die aktivierten
Segmente hindurchgehenden Strom zu messen, um ihren Wir
kungsgrad zu überprüfen. Bei elektromagnetischen sieben-
Segment-Anzeigevorrichtungen, bei denen jedes Segment von
einer Spule aktiviert wird, wird die Beständigkeit direkt
durch den Stromdurchgang bestätigt, da eine Unterbrechung
in nur einer Spule ausreicht, um die gesamte Vorrichtung
zu blockieren.
Diese Prüfmöglichkeit gibt es leider nicht bei Flüssig-
Kristall-Anzeigevorrichtungen, da der zu deren Aktivierung
aufgenommene Strom praktisch gleich Null ist, und deshalb
ihr Wirkungsgrad nicht leicht prüfbar ist. Aufgrund der sich
daraus ergebenden Schwierigkeiten in ihrer gesetzlichen Ge
nehmigung und Zulassung werden sie in der Praxis bei den
genannten Arten von Vorrichtungen nicht verwandt, obwohl der
artige Anzeigevorrichtungen wirtschaftlich und zuverlässig
sind, ein angenehmes Erscheinungsbild haben und praktisch
keine Energie verbrauchen.
Gegenwärtig kann diesbezüglich der Wirkungsgrad einer Flüs
sig-Kristall-Anzeigevorrichtung nur in Abständen und nicht
automatisch über ein Handknopfhilfsprüfsystem geprüft werden,
das nur dann alle Segmente der Vorrichtung gleichzeitig an
zeigt, wenn keine Unregelmäßigkeiten auftreten, oder indem
eine zweite parallel gesteuerte Anzeigevorrichtung benutzt
wird, die es der Bedienungsperson erlaubt, Fehler über einen
Vergleich zu ermitteln und die geeigneten Maßnahmen zu
treffen.
Abgesehen davon, daß derartige Prüfungen kompliziert durch
zuführen sind, haben sie auch den beträchtlichen Nachteil,
daß fortlaufend eine Bedienungsperson dabei sein muß, was
die Kosten erhöht und weiterhin zur Folge hat, daß die Ge
fahr menschlicher Fehler zunimmt. Eine derartige, nicht fort
laufend erfolgende Prüfung bedeutet wiederum, daß derartige
Anzeigevorrichtungen nicht in Vorrichtungen oder Geräten
benutzt werden können, die nicht wiederholbare Messungen,
beispielsweise bezüglich der Abgabe von Kraft- oder Brenn
stoff, ausführen und bei denen Maßnahmen sofort getroffen
werden müssen, wenn Fehler auftreten, da sonst die ange
zeigte Menge des bereits abgegebenen Produktes fehlerhaft
wäre, und diese Menge nicht nochmals gemessen werden kann.
Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Schwierigkei
ten vermieden werden und somit ein Verfahren zum Überwachen
des elektrischen Wirkungsgrades und des Steuerwirkungsgrades
einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung geschaffen werden,
das neben seiner Wirtschaftlichkeit eine wirksame, fortlau
fende und automatische Überwachung des Zustandes der Flüs
sig-Kristall-Anzeigevorrichtung erlaubt.
Das wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß jedes Seg
ment der Anzeigevorrichtung der Platte eines Kondensators
ähnelt, dessen andere Platte die Rückwand oder die Rückelek
trode oder Rückseite der Anzeigevorrichtung ist, wobei die
fortlaufend gemessene Kapazität des Kondensators zum Über
wachen des elektrischen Wirkungsgrades der Flüssig-Kristall-
Anzeigevorrichtung benutzt werden kann, indem diese mit ei
nem größten und kleinsten Soll-Wert verglichen wird, und ein
Überschreiten oder Unterschreiten dieser Soll-Werte dazu be
nutzt wird, ein Sperrsignal zu erzeugen, das eine Änderung
oder Störung im Kondensator als Folge seiner Beeinträchti
gung mit der Zeit, einem Verlust an nematischer Flüssigkeit
oder einer mechanischen Unterbrechung oder eines Bruches an
zeigt.
Die Kapazität jedes Segmentes der Flüssig-Kristall-Anzeige
vorrichtung kann in verschiedener Weise gemessen werden. Ei
ne Möglichkeit besteht darin, die Stromänderungen zu messen,
die in jedem Segment der Anzeigevorrichtung bei jedem Um
schalten auftreten, dieses Verfahren ist jedoch ersichtlich
mit hohen Kosten verbunden, da eine Anzahl von Stromanzei
gern benötigt wird, die gleich der Anzahl der zu prüfenden
Segmente ist. Ein einfacheres Verfahren besteht darin, die
Stromänderungen zu messen, die nur in der Steuerschaltung
der Rück- oder Gegenelektrode oder der Rückplatte bei jedem
Umschalten jedes einzelnen Segmentes auftreten, dieses Ver
fahren hat jedoch den Nachteil, daß eine fortlaufende Über
wachung nicht möglich ist, da es notwendigerweise voraussetzt,
daß nacheinander die einzelnen Segmente durch die Steuerung
aktiviert werden. Das Vorhandensein einer unvermeidlichen pa
rasitären Kapazität bedeutet darüber hinaus, daß die Messun
gen unzuverlässig sind.
Derartige Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfah
ren vermieden, bei dem die Kapazität jedes Segmentes der An
zeigevorrichtung als Entlade- oder Aufladezeit des zugehöri
gen Kondensators nach Unterbrechung der Segmentversorgung
bestimmt wird, wobei diese Zeit offenkundig proportional zur
Kapazität ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt schließ
lich auch die Überwachung der Konsistenz oder Übereinstim
mung des Rechteckwellensteuersignals mit dem entsprechenden
Signal, das an jedem Segment der Anzeigevorrichtung angezeigt
wird, was das Fehlen von Fehlern in der elektrischen Schal
tung der Steuerungen der Anzeigevorrichtung anzeigt, und das
Vorliegen des kapazitiven Effektes überwacht, wodurch die
fehlerfreie Verbindung der Steuerung zu den zugehörigen Seg
menten der Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Diese Überwa
chung wird direkt dadurch ausgeführt, daß zu bestimmten Zei
ten das digitale Steuersignal mit der in einen digitalen Wert
umgewandelten Spannung über jedem Segment verglichen wird.
Das Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen
des elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung
einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung, bei der die Gegen
elektrode oder die Rückseite von einem Generator mit einer
Rechteckwelle versorgt wird, die mit einer geeigneten Pha
senänderung durch das Steuersignal auch alle Segmente der
Anzeigevorrichtung versorgt, so daß sie in Abhängigkeit da
von, ob die zugehörige Versorgungswelle in ihrer Phase der
Phase der Rechteckversorgungswelle der Rückseite entgegenge
setzt oder damit phasengleich ist, sichtbar oder nicht sicht
bar sind, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß
für jedes Segment der Anzeigevorrichtung die Segmentversor
gungswelle in regelmäßigen zeitlichen Abständen t 0 mit der
quadrierten, am Segment liegenden Spannung verglichen wird,
und jeder Unterschied aus diesem Vergleich zum Blockieren der
Vorrichtung benutzt wird, die Versorgung des Segmentes über
regelmäßige Zeitspannen t 1 unterbrochen wird und ein Binärzäh
ler die Zeit zu zählen beginnt und weiter zählt, die benötigt
wird, bis die in einem digitalen Wert umgewandelte kapazitive
Entlade- oder Aufladespannung des Segmentes sich von der Seg
mentversorgungswelle unterscheidet, wobei der Ausgangswert
dieses Zählers, der proportional zur Auflade- oder Entlade
zeit, und somit zur Kapazität zwischen dem geprüften Segment
und der Rückseite ist, dann mit einem größten oder kleinsten
Soll-Zeitwert der Reihe nach über ein elektronisches ODER-
Glied verglichen wird, um die Vorrichtung zu blockieren, wenn
der Ausgangswert größer als der größte Wert oder kleiner als
der kleinste Wert ist, und schließlich bei unterbrochener
Segmentversorgung die Segmentversorgungswelle zu regelmäßi
gen Zeitpunkten t 2 innerhalb der Zeitspanne t 1 mit der in ei
nen digitalen Wert umgewandelten kapazitiven Entlade- oder
Aufladespannung verglichen wird, so daß jede Ungleichheit
dazwischen zum Zeitpunkt t 2 zu einem Blockieren der Vorrich
tung führt.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein be
sonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
der zugehörigen Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer
numerischen Flüssig-Kristall-Anzeigevor
richtung, bei der das erfindungsgemäße
Verfahren zum fortlaufenden und automa
tischen Überwachen des elektrischen Wir
kungsgrades und der fehlerfreien Steuerung
angewandt werden kann,
Fig. 2 eine perspektivische Teilschnittansicht
längs der Linie A-A der in Fig. 1 darge
stellten numerischen Flüssig-Kristall-
Anzeigevorrichtung,
Fig. 3 das Blockschaltbild einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, und
Fig. 4 die Wellenform verschiedener Signale, die
an verschiedenen Punkten des Blockschalt
bildes in Fig. 3 während der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens auftre
ten.
In der Zeichnung ist eine Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung
1 dargestellt, die im wesentlichen aus einer transparenten
Gegenelektrode oder Rückseite 2 und einer Reihe von Segmenten
3 besteht, die in Form der Zahl 8 parallel zur Rückseite 2
angeordnet sind, wobei diese Elemente jeweils zwei gegenüber
liegende Glasscheiben 4 und 5 aufweisen, die Flüssig-Kristall
material im mittleren Bereich 6 einschließen. Die Gegenelek
trode oder Rückseite 2 ist über den elektrischen Leiter 7
mit einem Rechteckwellengenerator 8 verbunden, der in der
Steuereinheit 9 enthalten ist, und wird mit einem Signal der
in Fig. 4a dargestellten Wellenform versorgt. Die Segmente 3
sind jeweils über den elektrischen Leiter 10 und einen Schal
ter 11 mit einem Exklusiv-ODER-Glied 12 verbunden, das die
Rechteckwelle des Generators 8, der daran angeschlossen ist,
nach Maßgabe des Steuersignals phasenmoduliert, das von ei
ner logischen Steuereinheit, die nicht dargestellt ist, über
den elektrischen Leiter 13 kommt.
Fig. 4b zeigt das Steuersignal für ein einzelnes Element, dem
gemäß zum Zeitpunkt t* die Versorgungswelle für das Segment
3 in der in Fig. 4b dargestellten Weise von der Phasengleich
heit mit der Rückseitenversorgungswelle (Fig. 4a) in eine
dazu entgegengesetzte Phase übergeht, so daß das Segment
sichtbar wird.
Jedes Segment 3 der Anzeigevorrichtung bildet mit der Rücksei
te 2 eine Kapazität 14, deren Vorhandensein offenkundig die
Wellenform der Spannung am Segment von der in Fig. 4c darge
stellten Form in die in Fig. 4d auf der linken Seite darge
stellten Form ändert, so daß zum Erzielen eines vergleich
baren Signals die Spannung mit dieser Wellenform an einem
Wandler 15 liegt, der sie quadriert, um ein Signal mit der
in Fig. 4e dargestellten Wellenform an seinem Ausgang 16 ab
zugeben. Die Spannung mit dieser Wellenform am Segment 3 und
am Ausgang 16 (Wellenform von Fig. 4e) wird dann ei
nem Komparator 17 zugeführt, der sie zu regelmäßigen Zeit
punkten t 0 in Fig. 4f, die durch eine Folgesteuerung 18 über
den elektrischen Leiter 19 bestimmt werden, mit der Versor
gungswelle des Segmentes 3 in Fig. 4c vergleicht, die am Aus
gang des Elementes 20 auftritt, das - wie im Fall des Ele
mentes 12 - ein Exklusiv-ODER-Glied ist, an dem die Recht
eckwelle des Generators 8 und das Steuersignal auf der Lei
tung 13 liegen. Wenn zum Vergleichszeitpunkt t 0 im Gegen
satz zu dem in Fig. 4 dargestellten Zustand die verglichenen
Wellen nicht denselben Wert haben, ist das ein Anzeichen da
für, daß Fehler in den elektrischen Schaltungen vorhanden
sind, so daß der Komparator 17 an seinem Ausgang 21 ein Ak
tivierungssignal liefert, um die Vorrichtung zu blockieren,
was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Der Schalter 11 wird über den Leiter 22 in regelmäßigen Zeit
intervallen t, die durch die Folgesteuerung 18 bestimmt wer
den, für eine Zeitspanne t 1 geöffnet (siehe Fig. 4g), wobei
gleichzeitig ein Binärzähler 23 über einen elektrischen
Leiter 24 zu zählen beginnt. Da zu diesem Zeitpunkt das Seg
ment 3 nicht mehr mit Energie versorgt wird, entlädt es
seine Kapazität 14 mit einer gegebenen Entladungszeitkonstanten,
wie es auf der rechten Seite von Fig. 4d dargestellt ist, so
daß folglich die auf der rechten Seite von Fig. 4e darge
stellte Wellenform am Ausgang 16 des Wandlers 15 auftreten
wird.
Wie es deutlich in der Zeichnung dargestellt ist, wird die
zuletzt genannte Welle zum Zeitpunkt t′ gleich Null, der
dem Ende der Entladung des Kondensators entspricht, wobei
sie von diesem Zeitpunkt t′ an von der Versorgungswelle in
Fig. 4c des Segmentes 3 verschieden wird, so daß der Kompa
rator 25, der diese beiden Signalwellen als Eingangssignale
empfängt, ein Ausgangssignal 26 erzeugt, das den Zählvor
gang des Zählers 23 genau zum Zeitpunkt t′ blockiert. Ein
derartiger Zähler zählt somit die Zeit t′-t, die genau
gleich der Entladezeit des Kondensators 14 ist. Dieser Zeit
wert wird dann im Komparator 27 mit einem größten Soll-Wert
1max und im Komparator 21 mit einem kleinsten Soll-Wert
1min verglichen, so daß am Ausgang 29 des ODER-Gliedes 30
ein Signal auftritt, das die Blockiereinrichtung immer dann
aktiviert, wenn die Entladezeit einen Wert außerhalb des
Soll-Bereiches 1max⁻ 1min hat. Zu regelmäßigen Zeitpunkten
t 2 in Fig. 4h, die erneut durch die Folgesteuerung 18 über
den elektrischen Leiter 31 bestimmt sind, wobei die Zeit
punkte t 2 innerhalb der Zeitspanne t 1 gewählt sind, über die
der Schalter 11 offen ist, prüft der Komparator 32 das Vor
handensein oder Fehlen des kapazitiven Effektes 14. Wenn
diesbezüglich zum Zeitpunkt t, an dem der Schalter 11 ge
öffnet wird, keine Kapazität 14 vorhanden ist, wird das
Segment 3 sofort auf den Massepegel 33 gleich Null gebracht
und tritt somit am Eingang des Wandlers 15 eine Signalwel
lenform auf, die in Fig. 4i dargestellt ist und zum Zeitpunkt t
gleich Null wird Die Signalwellenform am Ausgang 16
des Wandlers 15 ist stattdessen in Fig. 4l dargestellt, wo
bei deutlich ersichtlich ist, daß zum Zeitpunkt t 2 der Kom
parator 32 beim Analysieren der Signalwellenform in Fig. 4l
und der Signalwellenform in Fig. 4c verschiedene Werte er
kennt und somit am Ausgang 34 ein Aktivierungssignal für
die Blockierungseinrichtung liefert.
Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen des
elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung
einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung, bei dem die Ent
lade- oder Aufladezeit eines Kondensators bestimmt wird,
dessen Platten jedes Segment und die Rückseite oder Gegen
elektrode der Anzeigevorrichtung sind, während die Versor
gung jedes Segmentes unterbrochen ist, wobei diese Zeit
über einen Binärzähler ermittelt wird, der zum Zeitpunkt
der Abschaltung der Energieversorgung zu zählen beginnt
und zu zählen aufhört, wenn die kapazititve Entlade- oder
Ladespannung des Kondensators, umgewandelt in eine digita
le Form, von der Wellenform des Versorgungssignals des
Segmentes verschieden wird. Bei dem Verfahren wird auch die
widerspruchsfreie oder fehlerfreie Steuerung und das Vor
liegen des kapazitiven Effektes durch einen direkten Ver
gleich überwacht.
Claims (1)
- Verfahren zum fortlaufenden und automatischen Überwachen des elektrischen Wirkungsgrades und der fehlerfreien Steuerung einer Flüssig-Kristall-Anzeigevorrichtung, bei der die Ge genelektrode oder die Rückseite von einem Generator mit ei nem rechteckwellenförmigen Signal versorgt wird, das nach einer geeigneten Phasenänderung durch das Steuersignal auch alle Segmente der Anzeigevorrichtung versorgt, so daß diese in Abhängigkeit davon, ob die zugehörige Versorgungswelle eine zur Phase der Rechteckversorgungswelle der Rückseite entgegengesetzte Phase oder eine dazu gleiche Phase hat, entweder sichtbar oder nicht sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Segment der Anzeigevorrichtung die Segmentver sorgungswellenform zu regelmäßigen Zeitpunkten (t 0) mit der am Segment liegenden Spannung nach ihrer Quadrierung vergli chen wird und Unterschiede aus diesem Vergleich zum Blockie ren der Vorrichtung herangezogen werden, die Versorgung des Segmentes für regelmäßige Zeitspannen (t 1) unterbrochen wird und ein Binärzähler für die Zeit zu zählen beginnt und den Zählvorgang fortsetzt, die benötigt wird, damit die in ein digitales Signal umgewandelte kapazitive Entlade- oder Aufladespannung des Segmentes von der Segmentversorgungswel lenform verschieden wird, dieser Zählerausgangswert, der proportional zur Entlade- oder Aufladezeit und somit zur Kapazität zwischen dem geprüften Segment und der Rückseite ist, anschließend mit einem größten und einem kleinsten Soll-Zeitwert verglichen wird, um über ein elektronisches ODER-Glied die Vorrichtung zu blockieren, wenn der Ausgangs wert größer als der größte Wert oder kleiner als der kleinste Wert ist, und schließlich mit unterbrochener Seg mentversorgung die Segmentsversorgungswellenform zu regel mäßigen Zeitpunkten (t 2) innerhalb der Zeitspanne (t 1) mit der in ein digitales Signal umgewandelten kapazititven Ent lade- oder Aufladespannung verglichen wird, so daß eine da zwischen bestehende Ungleichheit zum Zeitpunkt (t 2) ein Blockieren der Vorrichtung bewirkt.
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