DE60208987T2

DE60208987T2 - Verfahren zur Überwachung einer Anzeigevorrichtung für Flugzeuge

Info

Publication number: DE60208987T2
Application number: DE60208987T
Authority: DE
Inventors: Christophe Fleury
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: CA2406582C; ATE317210T1; CA2406582A1; US6885297B2; FR2831980A1; US20030085712A1; FR2831980B1; EP1315405B1; EP1315405A1; JP2003146297A; DE60208987D1; ES2257520T3; JP4167877B2

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Leuchtanzeigevorrichtung und eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, insbesondere im Flugzeugbereich.
STAND DER TECHNIK
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird im Folgenden beispielhaft eine Verwendung der Erfindung im Flugzeugbereich beschrieben.
Derzeit werden eine Anzahl verschiedener Signalanzeigen vom Leuchtanzeigentyp, beispielsweise Elektrolumineszenz-Dioden, in den Cockpits von Flugzeugen verwendet, um die Piloten, und gegebenenfalls das Instandhaltungspersonal, über den Betriebszustand der verschiedenen, in den Flugzeugen vorliegenden Systeme zu informieren.
Der Verlust einer von einer derartigen Anzeigevorrichtung übermittelten Information, hauptsächlich betreffend den Betriebszustand, kann sich als nachteilig oder sogar gefährlich erweisen.
Die Piloten müssen also regelmäßig den ordnungsgemäßen Betriebszustand dieser Anzeigevorrichtungen durch Übermittlung eines Testbefehls, der die Beleuchtung einer vorstimmten Anzahl von Anzeigen, beispielsweise die der Deckentafel, bewirkt, verifizieren. Die Piloten müssen dann die defekten Anzeigen in der Reihe auswechseln.
Somit bewirkt, wie in 1 dargestellt, in einem Signalsystem, das aus mehreren Anzeigen 10 besteht, die von den Signalen SV1, SV2, SV3 durch die Dioden 11 hindurch gesteuert werden, eine Bedienungstaste 12 die gleichzeitige Beleuchtung aller dieser Anzeigen und ermöglicht es dem Piloten, eine nicht leuchtende Anzeige auf einfache Weise zu reparieren.
Ein derartiger Aufbau weist eine Anzahl von Nachteilen auf, und zwar insbesondere:

– einen beträchtlichen Verbrauch während des Tests, vor allem, wenn es sich bei den Anzeigen um Glühlampen handelt,
– die Unmöglichkeit, eine Anzeige ausfindig zu machen, die nach dem Test ausgefallen ist,
– das Beruhen der Wirksamkeit des Tests auf der Aufmerksamkeit des Bedieners.

Das Ersetzen der Glühlampen durch Lumineszenzdioden ermöglichte eine Verlängerung der Lebensdauer derartiger Anzeigevorrichtungen.
Ebenso ist die Verwendung von Anzeigen bekannt, in denen jedes der mehreren Lichtemitter-Elemente 20 in einer Serien-Parallel-Schaltung angeordnet ist, wie in 2 dargestellt. Der Ausfall eines Elements 20 bewirkt somit nicht den Ausfall der Anzeige, sondern einen einfachen Abfall der Helligkeit. Eine derartige Vorrichtung ist nicht wirklich fehlertolerant, liefert jedoch einen herabgesetzten Funktionsmodus im Falle eines Ausfalls.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Überwachung einer Leuchtanzeigevorrichtung betreffend den Betriebszustand eines Systems zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der Verfahren aus dem Stand der Technik beseitigt, indem es eine gute Funktion gewährleistet, auch wenn bestimmte Ausfälle/Störungen auftreten.
Das Patent US 3 781 853 aus dem Stand der Technik beschreibt ein Verfahren in der Seezeichengebung, enthaltend eine Anzahl von Seezeichen, welche jeweils einen Helligkeits-Taktgeber, einen Stromkreis, der durch das Tageslicht gesteuert wird, einen Stromkreis zur Detektion einer erloschenen Lampe und einen Stromkreis zum Auswechseln der Lampe aufweisen, wobei die Ausgangsleistung jedes Helligkeits-Taktgebers die Seezeichen synchronisiert, jedoch gewährleistet, dass, wenn eines der Seezeichen ausfällt, die anderen weiterhin funktionieren.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Leuchtanzeigevorrichtung betreffend den Betriebszustand eines Systems, enthaltend wenigstens eine Leuchtanzeige, welche mehrere Zweige mit mehreren Leuchtelementen umfasst, und Mittel zur Auswahl eines Zweigs, die zwischen den Zweigen und einem Ausgang geschaltet sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Stufen umfasst:

– Speisung der Anzeige(n) durch einen Stromgenerator,
– Steuerung der Mittel zur Auswahl eines Zweigs zur Verbindung dieses Zweigs mit dem Ausgang,
– Speicherung des Betriebszustands oder Nichtbetriebszustands jedes Zweigs,
– Meldung des Zustands der Anzeige(n) an wenigstens eine externe Vorrichtung.

Bevorzugt umfasst das Verfahren eine Stufe, in der alle Anzeigen des Systems permanent automatisch getestet werden.
Während der Teststufe werden folgende Schritte für jede Anzeige durchgeführt:

– wenn die Anzeige eingeschaltet ist (leuchtet), wird deren richtiges Funktionieren durch Überprüfung der verbrauchten Intensität und der an ihren Anschlüssen vorliegenden Spannung verifiziert,
– wenn die Anzeige ausgeschaltet (erloschen) ist, wird diese für eine Dauer in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden belastet, und in diesem Moment werden ihre Strom- und Spannungsparameter gemessen.

Während der Stufe der dynamischen Überwachung werden die verschiedenen Zweige jeder Anzeige in Wechselfolge mit einer Prüffrequenz in der Größenordnung einiger Kilohertz, ausreichend hoch, um von dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen zu werden, angesteuert (beleuchtet), wobei die Strom- und Spannungsparameter während jeder Abfrage kontrolliert werden. Wenn ein Fehler in einem Zweig festgestellt wurde, wird dieser Zweig nicht mehr belastet. Wenn jedoch sämtliche Zweige fehlerhaft sind, jedoch zumindest ein Zweig vorhanden ist, der sich nicht im offenen Stromkreis befindet, wird/werden diese(r) Zweig(e) wieder als funktionell qualifiziert.
Wenn in wenigstens einem Zweig ein Fehler festgestellt wird, wird das zyklische Beleuchtungsverhältnis der anderen, störungsfreien Zweige modifiziert, um die gleiche Gesamthelligkeit auf Höhe der Leuchtanzeige zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Leuchtanzeigevorrichtung, welche das beschriebene Verfahren verwendet, enthaltend mindestens eine Leuchtanzeige und Mittel zum Erfassen von Störungen der Anzeige(n), wobei jede Anzeige m parallele Zweige enthält, die jeweils aus n Elektrolumineszenz-Dioden in Reihe bestehen, und Mittel zur Auswahl eines Zweigs, wobei m und n ganze Zahlen sind, und m μ 2 und n μ 1 sind.
Bevorzugt sind die n Elektrolumineszenz-Dioden jedes Zweigs in Reihe und gleicher Richtung geschaltet, wobei m erste Enden dieser Zweige miteinander verbunden sind und ihre zweiten Enden mit verschiedenen Eingängen einer Auswahlvorrichtung verbunden sind, die, in Abhängigkeit des Steuerbefehls, einen ausgewählten Zweig mit dem Ausgang verbinden.
Diese Vorrichtung enthält bevorzugt die folgenden Schaltungen, die mit jeder Anzeige verbunden sind:

– einen Stromgenerator, der die Anzeige speist,
– ein Steuermodul, das die Auswahlvorrichtung sowie einen Schalter steuert,
– einen Schalter, der zwischen den Ausgang der Auswahlvorrichtung und den Eingang des Stromgenerators geschaltet ist.

Bevorzugt sind Anzeigen, deren Steuermodul sowie deren Schalter in ein einziges Gehäuse integriert sind.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise im Flugzeugbereich verwendet werden.
Somit wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein permanenter automatischer Test aller Anzeigen des Cockpits eines Flugzeugs durchgeführt, wodurch der Pilot dieser Arbeit enthoben wird. Durch einen derartigen kontinuierlichen Test wird verhindert, dass eine verborgene Störung von dem Piloten nicht entdeckt wird. Außerdem ermöglicht die redundante Struktur der Anzeigen eine unmittelbare dynamische Überwachung im Fall des Ausfalls dieser ersten Redundanz ohne sichtbare Auswirkung für den Piloten und somit ohne eine Mehrbelastung an Arbeit für den Piloten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den 1 und 2 sind zwei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik dargestellt.
In den 3 und 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
5 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Leuchtanzeigevorrichtung der Erfindung umfasst wenigstens eine Anzeige 29, wie beispielhaft in 3 dargestellt, welche:

– eine Anordnung 30 von Lichtemittern, bestehend aus m Zweigen 31 mit n Elektrolumineszenz-Dioden (LEDs) 32 (wobei m μ 2 und n μ 1 ist), wobei die n Dioden jedes Zweigs in Reihe und gleicher Richtung geschaltet sind, die m ersten Enden dieser Zweige 31 zusammen mit den Eingang E verbunden sind, und ihre zweiten Enden mit verschiedenen Eingängen einer Auswahlvorrichtung 33 verbunden sind, und
– die Auswahlvorrichtung 33, die, in Abhängigkeit eines Befehls der Steuervorrichtung C, einen der ausgewählten Zweige 31 mit dem Ausgang S verbindet,

Eine Spannungsmessvorrichtung 34, die zwischen den Eingang E und den Ausgang S der Anzeige geschaltet ist, ermöglicht die Feststellung der Spannung an den Anschlüssen der Anzeige. Eine Intensitätsmessvorrichtung 35, die mit dem Ausgang der Anzeige 29 verbunden ist, ermöglicht die Feststellung der durchfließenden Stromstärke.
Wie in 4 dargestellt, wird die Anzeige 29 durch einen Stromgenerator 40 gespeist. Ein Steuermodul 41 steuert einerseits die Auswahlvorrichtung 33 über eine Leitung 43 und andererseits einen Schalter 42 über eine Leitung 44. Dieses Steuermodul 41 enthält einen Speicher, der die Speicherung des Funktionszustands oder Nichtfunktionszustands jedes Zweigs 31 ermöglicht. Das Steuersignal dieses Moduls 41, welches auf eine äußere Steuerleitung 45 übertragen wird, ist ein klassischer Befehl, der an eine Anzeige gegeben wird (angeschaltet/ausgeschaltet). Eine Meldeleitung 46 ermöglicht die Übermittlung des Zustands der Anzeige 29 an externe Vorrichtungen, beispielsweise mit dem Zweck der Alarmgebung oder des Weiterbetriebs.
Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert einen dynamischen Test aller Anzeigen 29, beispielsweise in einem Flugzeug-Cockpit, dadurch, dass:

– wenn die Anzeige eingeschaltet ist, es einfach ist, deren richtigen Funktionszustand zu verifizieren, indem regelmäßig die verbrauchte Intensität und die an den Anschlüssen vorliegende Spannung kontrolliert wird,
– wenn die Anzeige ausgeschaltet ist, das gleiche Messprinzip der kurzzeitigen Belastung der Anzeige verwendet wird. Dabei wird die Anzeige für eine Dauer in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden, für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar, unter Berücksichtigung der nominalen Steuerungswerte, gespeist. In diesem Zustand werden die Strom- und Spannungsparameter der Anzeige gemessen.

Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert außerdem eine dynamische Überwachung der Redundanz jeder Anzeige, die darin besteht, dass mit Hilfe der Auswahlvorrichtung 33 in Wechselfolge verschiedene Zweige 31 der Anzeige ausgewählt werden und mit einer Prüfsequenz, die ausreichend hoch ist, um vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen zu werden (in der Größenordnung einiger Kilohertz), angesteuert werden.
Bei jeder Prüfung werden die Strom- und Spannungsparameter der Anzeige kontrolliert. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird der betreffende Zweig nicht mehr belastet, und das zyklische Beleuchtungsverhältnis der anderen Zweige modifiziert, um die gleiche Gesamthelligkeit auf Höhe der Anzeige beizubehalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Vermeidung des Gesamtausfalls der Anzeige. Außerdem wird, auch wenn die Anzeige nicht eingeschaltet ist, der dynamische Test des erfindungsgemäßen Verfahrens fortgeführt und eine kurze Steuerung der verschiedenen Zweige durchgeführt. Mit dem Wegfall eines ersten Zweigs ist es möglich, einen präventiven Befehl zur Aufrechterhaltung zu verarbeiten, ohne dass der Pilot informiert werden muss.
Somit werden unter Berücksichtigung der zwei möglichen Zustände einer Anzeige, nämlich Anzeige ausgeschaltet (erloschen) oder Anzeige eingeschaltet (beleuchtet), die folgenden Funktionen erhalten:
– Anzeige ausgeschaltet
Es kommt kein Befehl auf der äußeren Steuerleitung 45 an. Das Steuermodul 41 öffnet und schließt den Schalter 42 derart, dass die Anzeige 29 durch ausreichend kurze Impulse, beispielsweise für eine Dauer in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden, und mit zeitlichem Abstand, so dass die Anzeige 29 einem Beobachter ausgeschaltet erscheint, gespeist wird.
Jeder Impuls wird nacheinander durch die Auswahlvorrichtung 33 auf einen der Zweige 31 geleitet. Dies ermöglicht die Messung der Spannung an den Anschlüssen dieses Zweigs und des hindurchfließenden Stroms.
Es können zwei Störungsfälle detektiert werden (eine Elektrolumineszenz-Diode kennt lediglich zwei Arten von Störungen, den Kurzschluss oder den offenen Stromkreis):

– ein Nullstrom: Der Kreislauf ist offen und der Zweig kann nicht mehr funktionieren. Er wird als nicht funktionell betrachtet.
– eine schwächere Spannung als die Nominalspannung: Es befindet sich zumindest eine Diode im Kurzschluss. Die Tatsache, ob ein Zweig als funktionell betrachtet wird oder nicht ist abhängig vom Verhältnis zwischen der Anzahl der Dioden im funktionierenden Zustand und der Anzahl der Dioden des Zweigs, das dem Verhältnis zwischen der gemessenen Spannung und der Nominalspannung entspricht. Der Hersteller oder der Anwender entscheidet, ab welcher Leistungsabnahme ein Zweig als nicht funktionell bezeichnet werden soll.

Ein derartiger Funktionsmodus "Anzeige ausgeschaltet" ermöglicht es dem Steuermodul 41 vor einem Einschaltbefehl die funktionellen Zweige, die im Modus "Anzeige eingeschaltet" verwendet werden könnten, zu erkennen.
– Anzeige eingeschaltet
Ein Einschaltbefehl kommt auf der äußeren Steuerleitung 45 an. Das Steuermodul 41 schließt den Schalter 42 derart, dass die Anzeige 29 permanent gespeist wird. Die Auswahlvorrichtung 33, die durch das Signal C gesteuert wird, speist zyklisch die funktionellen Zweige 31 einen nach dem anderen.
Bei jedem gespeisten Zweig 31 können zwei Störungsfälle detektiert werden:

– ein Nullstrom: Der Stromkreis ist offen, und der Zweig kann nicht mehr funktionieren. Er wird als nicht funktionell betrachtet.
– eine schwächere Spannung als die Nominalspannung: Es befindet sich zumindest eine Diode im Kurzschluss. Die Tatsache, ob ein Zweig als funktionell betrachtet wird oder nicht, ist abhängig vom Verhältnis zwischen der Anzahl der Dioden im funktionierenden Zustand und der Anzahl der Dioden des Zweigs, das dem Verhältnis zwischen der gemessenen Spannung und der Nominalspannung entspricht.

Es kann ein herabgesetzter Funktionsmodus auftreten, in dem alle Zweige als nicht funktionell bezeichnet werden, in dem jedoch währenddessen wenigstens ein Zweig vorhanden ist, der sich nicht im offenen Stromkreis befindet. In diesem Fall kann/können der oder die betreffenden Zweige wieder als funktionell bewertet werden, wobei die Anzeige weniger Licht emittiert als in ihrem Nominalbetrieb.
Jeder Störungsnachweis kann die Aussendung eines Signals auf eine Meldeleitung bewirken, das für den Bediener und/oder für das gesamte Betriebssystem bestimmt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 5 dargestellt ist, sind die Anzeige 29, deren Steuermodul 41 sowie der Schalter 42 in ein einziges Gehäuse 50 integriert, mit zwei Versorgungsleitungen 51, so dass ein beinahe klassisches äußeres Erscheinungsbild einer Anzeige erhalten wird.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Leuchtanzeigevorrichtung betreffend den Betriebszustand eines Systems, enthaltend wenigstens eine Leuchtanzeige (29), welche mehrere Zweige (31) mehrerer Leuchtelemente (32) umfasst, und Mittel (33) zur Auswahl eines Zweigs, die zwischen den Zweigen (31) und einem Ausgang (S) geschaltet sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Stufen umfasst: – Speisung der Anzeige(n) durch einen Stromgenerator (40), – Steuerung der Mittel (33) zur Auswahl eines Zweigs (31) zur Verbindung dieses Zweigs (31) mit dem Ausgang (S), – Speicherung des Betriebszustands oder Nichtbetriebszustands jedes Zweigs (31), – Meldung des Zustands der Anzeige(n) an wenigstens eine externe Vorrichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, welches außerdem eine Stufe umfasst, in der alle Anzeigen des Systems permanent automatisch getestet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, in dem während der Teststufe folgende Stufen für jede Anzeige durchgeführt werden: – wenn die Anzeige eingeschaltet ist (leuchtet), wird deren richtiges Funktionieren durch Überprüfung der verbrauchten Intensität und der an ihren Anschlüssen vorliegenden Spannung verifiziert, – wenn die Anzeige ausgeschaltet (erloschen) ist, wird diese für eine Dauer in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden, für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar, belastet, und in diesem Moment ihre Strom- und Spannungsparameter gemessen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem während der Stufe der dynamischen Überwachung die verschiedenen Zweige jeder Anzeige in Wechselfolge mit einer Prüffrequenz in der Größenordnung einiger Kilohertz, ausreichend hoch, um von dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen zu werden, angesteuert (beleuchtet) werden, wobei die Strom- und Spannungsparameter während jeder Abfrage kontrolliert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 4, in dem ein Zweig nicht mehr belastet wird, wenn in diesem ein Fehler festgestellt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 4, in dem, wenn sämtliche Zweige fehlerhaft sind, jedoch zumindest ein Zweig vorhanden ist, der sich nicht im offenen Stromkreis befindet, diese(r) Zweig(e) wieder als funktionell qualifiziert wird/werden.
Verfahren gemäß Anspruch 4, in dem, wenn in wenigstens einem Zweig ein Fehler festgestellt wird, das zyklische Beleuchtungsverhältnis der störungsfreien Zweige modifiziert wird, um die gleiche Gesamthelligkeit auf Höhe der Leuchtanzeige zu erhalten.
Leuchtanzeigevorrichtung, welche das Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet, enthaltend mindestens eine Leuchtanzeige und Mittel zum Erfassen von Störungen der Anzeige(n), wobei jede Anzeige m parallele Zweige (31) enthält, die jeweils aus n Elektrolumineszenz-Dioden (32) in Reihe bestehen, und Mittel (33) zur Auswahl eines Zweigs, wobei m und n ganze Zahlen sind, und m μ 2 und n μ 1 sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, in der die n Elektrolumineszenz-Dioden (32) jedes Zweigs in Reihe und gleicher Richtung geschaltet sind, wobei m erste Enden dieser Zweige miteinander verbunden sind und ihre zweiten Enden mit verschiedenen Eingängen einer Auswahlvorrichtung (33) verbunden sind, die, in Abhängigkeit des Steuerbefehls (C), das Verbinden eines ausgewählten Zweigs (31) mit dem Ausgang (S) ermöglichen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, in der außerdem jede Anzeige: – einen Stromgenerator (40), der die Anzeige (29) speist, – ein Steuermodul (41), das die Auswahlvorrichtung (33) und einen Schalter (42) steuert, und einen Speicher enthält, der das Speichern des Zustands jedes Zweigs (31) ermöglicht, aufweist, – wobei der Schalter (42) zwischen den Ausgang der Auswahlvorrichtung (33) und den Eingang des Stromgenerators (40) geschaltet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, in der jede Anzeige (29), deren Steuermodul (41) sowie deren Schalter (42) in ein einziges Gehäuse (50) integriert sind.
Verwendung der Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11 im Flugzeugbereich.