EP1004110B1

EP1004110B1 - Vorrichtung zur anzeige von alpha-numerischen zeichen und bildzeichen

Info

Publication number: EP1004110B1
Application number: EP97928220A
Authority: EP
Inventors: Karl Heinz Ronkholz
Original assignee: Lumino Licht Elektronik GmbH
Current assignee: Lumino Licht Elektronik GmbH
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2001-08-01
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: WO1997050070A1; ATE203846T1; DE59704216D1; AU3259897A; EP1004110A1; ES2162307T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige von alpha-numerischen Zeichen und Bildzeichen nach dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1.

Vorrichtungen der vorstehend genannten Art sind in der Literatur vielfältig beschrieben und auch in der Praxis eingesetzt worden. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise Displays in unterschiedlicher Größe mit in Zeilen und Spalten matrixförmig angeordneten Leuchtdioden (LED's).

Aus der Praxis ist beispielsweise eine solche Vorrichtung in Form einer kugeligen LED-Anzeige bekannt, bei welcher sich im Inneren der Kugel, allgemein des rotationssymmetrischen Gehäuses, aus Acrylglas oder dergleichen lichtdurchlässigem Material eine oder mehrere senkrecht angeordnete Reihen von Leuchtdioden auf einem entsprechend ausgebildeten Träger befinden. Der Träger rotiert mittels eines Elektromotors mit hohen Drehzahlen von beispielsweise 2000 U/min bis 3000 U/min, wodurch sich die eine oder mehrere vorzugsweise parallel zur Drehachse des Elektromotors ausgerichtete(n) LED-Reihe(n) ebenfalls dreht bzw. drehen. Durch eine geeignete software-unterstützte Ansteuerung der LED's wird für den Betrachter ein stehendes Bild bzw. eine stehende oder in der Art einer Laufschrift sich bewegende, lesbare Zeichen- und/oder Bildfolge auf die Gehäuseoberfläche projiziert, die aus einem Winkelbereich von mehr als 270° erkennbar ist.

Eine weitere Anzeigevorrichtung der gattungsgemäßen Art ist in der internationalen Patentanmeldung PCT/RO95/00013 als WO-A-9611462 veröffentlicht offenbart. Darin ist eine Reihe von LED's oder LED-Gruppen auf einem entsprechend ausgebildeten Träger senkrecht angeordnet, der mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit von mehr als 1200 U/min um die senkrechte Achse eines Antriebsmotors rotiert. Das Blockschaltbild enthält u.a. einen Sequenzgenerator zur Erzeugung der Codesequenzen für die Zeichen- und Bildfolgen und eine Synchronisationsschaltung zur Erfassung der Winkelposition des rotierenden LED-Trägers, aus der die Drehgeschwindigkeit des LED-Trägers ermittelt und geregelt wird.

Um eine für den Betrachter gut lesbare, auf die Gehäuseoberfläche projizierte Zeichen- und/oder Bildfolge zu erzeugen, ist die richtige Ansteuerung der LED's und die ruhige, vibrationsarme Rotation des LED-Trägers von entscheidender Bedeutung.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Ansteuerung der Anzeigevorrichtung und der LED's zu schaffen.

Die üblicherweise für die eingangs genannten Anzeigevorrichtungen verwendeten lichtdurchlässigen Kugeln besitzen i.a. eine nur relativ kleine Aufnahmeöffnung für den Einbau der Anzeigetechnik oder Anzeigeanordnung mit LED's. Ferner ist zur Stabilisierung während der Drehbewegung ein Gegengewicht zu der oder den LED-Reihen vorgesehen. Hierdurch bedingt, stößt die Montage solcher Vorrichtungen auf erhebliche technische Schwierigkeiten, die eine serienmäßige Fertigung nicht zulassen.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine technisch einfache und Serienfertigung möglich ist.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gemäß Anspruch 1 wird eine exakte Messung der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors bzw. der rotierenden LED-Anordnung ermöglicht, aufgrund der die LED-Ansteuerung mit der Drehgeschwindigkeit der LED-Anordnung synchronisiert wird. Dabei können störende äußere Einflüsse, wie beispielsweise einfallende Lichtstrahlen, mittels einer geeigneten Software bei der optoelektronischen Drehgeschwindigkeits-Messung weitestgehend herausgefiltert werden. Die mit der extrem genauen Erfassung der Drehgeschwindigkeit gekoppelte optimale Synchronisierung der LED-Ansteuerung ist für eine klar lesbare und flackerfreie Zeichen- und/oder Bildfolge unerläßlich.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale gemäß Anspruch 3 wird eine Reihe von weiteren Vorteilen erreicht. Durch die Verwendung eines Gegengewichtes für den LED-Träger aus einem biegsamen Federstahl oder einem Material mit vergleichbaren Eigenschaften bzw. in einer klappbaren Verbindung in Verlängerung der Elektronikplatine kann die komplett vormontierte Anordnung aus Elektromotor, LED-Reihe oder LED-Reihen, Elektronikplatine und Gegengewicht durch eine relativ kleine Aufnahmeöffnung in die Kugel aus lichtdurchlässigem Material problemlos und ohne Spezialwerkzeuge eingeführt werden. Bei der Drehbewegung der Anordnung durch den Elektromotor stellt sich der Federstahlstab aufgrund der Zentrifugalkraft waagerecht auf und dient damit als Stabilisierung der gesamten im Betrieb befindlichen Anordnung.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Zwecke der Datenübertragung für die Ansteuerung und Programmierung mit einer PC-Schnittstelle und/oder einer Infrarot-Schnittstelle ausgestattet. Die Infrarot-Schnittstelle ermöglicht die Eingabe einer gewünschten Zeichen- und/oder Bildfolge mittels einer Fernbedienung.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in ihrem Prinzip-Aufbau im Schnitt entlang der Drehachse der Anordnung;
Fig. 2: eine Variante der Meßeinrichtung der Vorrichtung von Fig. 1 im vereinfachten Prinzip-Aufbau;
Fig. 3: ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in ihrem Prinzip-Aufbau im Schnitt entlang der Drehachse der Anordnung, mit einer getrennt dargestellten Kugel und einer strich-punktiert angedeuteten Kugel; und
Fig. 4a bis 4h: insgesamt acht vereinfachte Darstellungen für die Montage der Vorrichtung von Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt entlang der Symmetrieachse 21 der Anordnung dargestellt. Auf einem Sockel, Standfuß 1 oder dergleichen Aufstell- oder Stützeinrichtung ist ein Elektromotor 2 montiert, der für eine Motordrehzahl von etwa 2000 bis 3000 U/min ausgelegt ist. Als Elektromotor 2 kann vorzugsweise ein Synchronmotor verwendet werden.

Auf der Antriebswelle 20 des Elektromotors 2 ist ein Kupplungsstück 3 befestigt. Auf diesem Kupplungsstück 3 oder auf der Abtriebseite des Kupplungsstückes 3 ist wiederum eine Schaltungsplatine 4 montiert, die in einem Winkel von etwa 90° zur Drehachse der Antriebswelle 20, die hier gleichzeitig Symmetrieachse 21 des Gehäuses ist, orientiert ist. Die Schaltungsplatine 4 enthält die kompletten elektronischen Schaltungen für die Steuerung der Vorrichtung, insbesondere eine Ansteuerung der LED's bzw. der LED-Gruppen 6 über geregelte Konstantstromquellen, eine nichtflüchtige Speicherung der alpha-numerischen Zeichen und/oder Bildzeichen und einen Zeichengenerator zur Umsetzung der Zeichen- und/oder Bildfolge in die entsprechende LED-Ansteuerung.

Die elektronische Schaltungsplatine 4 dient gleichzeitig als mechanische Halterung für einen in bevorzugter Weise etwa rechtwinklig zur Schaltungsplatine 4, d.h. etwa parallel zur Symmetrieachse 21, angeordneten Träger 5. Auf dem Träger 5 ist mindestens eine vorzugsweise lotrechte Reihe von radial nach außen gerichteten LED's oder LED-Gruppen 6 angebracht.

Die LED's 6 auf dem Träger 5 sind farbige Leuchtdioden in vorbestimmbarer farblicher Reihenfolge. Es können sowohl Leuchtdioden in ständig wechselnden Farben als auch Leuchtdioden von gleicher Farbe eingesetzt werden. Die Farbwahl hängt im wesentlichen von der geplanten Anzeige ab. Ferner ist die Anwendung natürlich nicht auf die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete nur eine LED-Reihe von sechzehn LED's 6 beschränkt. Die Reihe kann je nach dem Anwendungsfall mehr oder weniger LED's aufweisen.

Die Steuerung auf der Schaltungsplatine 4 sorgt entsprechend einer gespeicherten Vorgabe (Programm, Rechnerprogramm) für ein zeitlich vorbestimmtes Aufleuchten der jeweils gewünschten LED's 6. Im allgemeinen ist dabei die Schriftart (fett, kursiv, etc.) und die Laufgeschwindikeit der Zeichen-und/oder Bildfolge fest vorgegeben, und der Anwender kann nur eine gewünschte Zeichen- und/oder Bildfolge wählen und eingeben. Mit einem flexiblen Programmiertool können aber selbstverständlich auch die Schriftart, die Laufgeschwindigkeit oder weitere Parameter der anzuzeigenden Zeichen-und/oder Bildfolge vom Anwender frei ausgewählt werden.

Durch die hohe Drehzahl an der Antriebswelle 20 des Elektromotors 2 von etwa 3000 U/min wird für den Betrachter der Anzeige-vorrichtung ein "stehendes" Bild mit einer Bildwechselfrequenz von etwa 50 Hz erzeugt. Dieses Bild kann entsprechend dem vorgegebenen und programmierten Speicherinhalt ein stehendes oder bewegtes Schriftbild aus alpha-numerischen Zeichen oder aber auch ein Bild sein. Natürlich sind auch Kombinationen solcher Zeichen möglich.

Um einen größeren Ablesewinkel für den Betrachter zu ermöglichen, können die LED-Köpfe 6 abgeschrägt sein, wobei die Abschrägung bevorzugt in der Senkrechten erfolgt. Außerdem können alternativ auch SMD - LED's 6 aufgebracht werden.

An der dem LED-Träger 5 gegenüberliegenden Seite der Schaltungsplatine 4 ist ein biegsamer (elastisch durchbiegsamer) Federstahlstab 7 befestigt. An dem freien Stirnende dieses Stahlstabes 7 befindet sich wahlweise ein Gewicht 8, das in sehr vorteilhafter Weise auf dem Federstahlstab 7 in Längsrichtung verschiebbar und in einer beliebigen Position feststellbar ist. Dadurch ist ein optimaler und den baulichen wie den Betriebsverhältnissen angepasster Gewichtsausgleich möglich.

Statt des Federstahlstabes 7 ist auch ein Stab aus einem anderen Material mit vergleichbaren Eigenschaften einsetzbar. Ferner ist es denkbar, an Stelle des Federstahlstabes 7 einen einfach oder mehrfach abklappbaren oder ausklingbaren Stab oder einen Teleskopstab zu wählen, der in Folge der Zentrifugalkraft bei Drehung automatisch auf seine Betriebslänge hochklappt bzw. ausfährt.

Bei Beginn der Drehung der Anordnung um die Drehachse 21 richtet sich der Federstahlstab 7 bzw. das äquivalente Stabelement aufgrund der zunehmenden Zentrifugalkraft bis zur waagerechten Position aus und bildet im Betriebszustand eine Stabilisierung und einen Gewichtsausgleich der Vorrichtung. Das am Ende des Federstahlstabes 7 angebrachte Gegengewicht 8 kompensiert das Gewicht der eingesetzten LED-Anordnung 5, 6. Die gesamte Vorrichtung erreicht dadurch einen sicheren Stand, ohne daß es besonderer, zusätzlicher Befestigungen bedarf.

Die Verwendung eines biegbaren, klappbaren oder teleskopartigen Ausgleichselementes 7 an Stelle eines starren mechanischen Ausgleichskörpers hat den Vorteil einer einfacheren Montage, insbesondere bei Montage der kompletten Vorrichtung in Gehäuse mit kleiner Aufnahmeöffnung, wie weiter unten anhand des zweiten Ausführungsbeispieles in Fig. 4 genauer erläutert werden wird.

Die elektrischen Verbindungen 9 der elektronischen Schaltungsplatine 4, in diesem Ausführungsbeispiel zwei Kontakte zur Energieversorgung und zwei Kontakte zur Datenübertragung, werden durch eine (nicht dargestellte) Durchführung durch den Sockel 1 und den Elektromotor 2 an hochwertige Schleifkontakte 24 am rotierenden Kupplungsstück 3 zugeführt. Die Schleifkontakte 24 verlaufen auf dem gesamten Umfang des Kupplungsstückes 3 und sind beispielsweise und bevorzugt aus Gold.

Die beiden Kontakte zur Energieversorgung sind über ein Versorgungskabel 10 mit dem Netz verbunden, welches auch dem Elektromotor 2 die nötige Energie zuführt. Die beiden Kontakte zur Datenübertragung sind mit einer PC-Schnittstelle 11 im Sockel 1 der Vorrichtung verbunden. An diese PC-Schnittstelle 11 ist ein Rechner 12 mit Terminal anschließbar, der gleichzeitig mit mehreren Anzeigevorrichtungen der beschriebenen Art vernetzt sein kann.

Zusätzlich zur Ansteuerung der Vorrichtung über einen Rechner 12 kann die oben beschriebene Vorrichtung alternativ auch über eine Fernbedienung 13 angesteuert werden. Hierzu befindet sich ortsfest auf dem Block des Elektromotors 2 ein Infrarot-Sensor 14, dessen Anschlüsse der Einfachheit halber auf die PC-Kontakte zur Datenübertragung gelegt sind. Der Infrarot-Sensor 14 kann nun sowohl ortfest am ruhenden Sockel oder Fuß 1 oder einem Teil des Sockels 1 als auch sich mitbewegend an einem drehenden Teil, wie beispielsweise am Träger 5 oder der Schaltungsplatine 4 montiert sein. Bei Anbringung des Infrarot-Sensors 14 an einem drehenden Teil wird der Vorteil erzielt, daß aus allen Richtungen mit der Fernbedienung Daten auf die sogenannte Kugelanzeige übertragen werden können.

Der Frequenzbereich der Datenübertragung mit Fernbedienung 13 ist im Prinzip nicht auf den Infrarotbereich beschränkt, bietet sich aber durch den Gebrauch bei handelsüblichen Fernbedienungen an.

Da die Fernbedienung 13 im Gegensatz zum Rechner 12 in der Regel keinen Bildschirm oder andere Anzeigeelemente besitzt, um die eingegebenen Daten zu überprüfen, fungiert im Falle der Datenübertragung mit Fernbedienung 13 die Anzeigevorrichtung mit ihren LED's 6 selbst als Display zur Kontrolle der Dateneingabe.

Die Anzeigevorrichtung enthält ferner eine Meßeinrichtung 15 zur exakten Messung der Drehgeschwindigkeit der LED-Anordnung 6 um die Drehachse 21. Die Meßeinrichtung 15, die in Fig. 1 zusätzlich vergrößert herausgezeichnet ist, besteht aus einem optoelektronischen Sensor 16 und einem Reflektor 17. Der aus Sender und Empfänger aufgebaute Photosensor 16 ist an der Unterseite der rotierenden Schaltungsplatine 4 angebracht. Der Reflektor 17 ist im gleichen Abstand von der Drehachse 21 dem Photosensor 16 gegenüberliegend, zum Beispiel auf dem Motorblock 2, ortsfest befestigt.

Alternativ dazu ist entsprechend Figur 2 statt der Reflexion ein aktiver Sender in Form einer ortsfesten Sendediode 22 vorgesehen, während der Empfänger 23 im Abstand gegenüberliegend auf dem rotierenden Träger 5 bzw. auf der Unterseite der rotierenden Schaltungsplatine 4 angebracht ist.

Die Position des Reflektors 17 markiert beispielsweise den Nulldurchgang der Drehung. Der Sender des Photosensors 16 strahlt kontinuierlich oder zumindest mit sehr rascher Pulsfolge, die eine wesentlich höhere Frequenz als die Drehung der LED-Anordnung 6 haben sollte, einen nach unten gerichteten Lichtstrahl 18a ab. Immer wenn sich Reflektor 17 und Photosensor 16 gegenüberstehen, d.h. einmal pro Drehung der Anordnung, wird der Lichtstrahl 18a vom Reflektor 17 zurückgeworfen, und der reflektierte Lichtstrahl 18b wird vom Empfänger des Photosensors 16 aufgenommen.

In äquivalenter Weise arbeiten der aktive Sender 22 und der Empfänger 23 zusammen.

Aus den bei jeder Drehung erfassten Signalen kann mittels geeigneter Software die Drehgeschwindigkeit der Schaltungsplatine 4 und damit der LED-Anordnung 6 um die Symmetrieachse 21 der Anordnung ermittelt werden. Da eine genau geregelte Darstellungsgeschwindigkeit für eine klar lesbare, flackerfrei erzeugte Zeichen-und/oder Bildfolge unerläßlich ist, kann im Bedarfsfalle die Darstellungsfrequenz entsprechend korrigiert werden. An Stelle der Korrektur der Darstellungsfrequenz auf einen Sollwert ist es bei nicht allzu großen Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 2 ebenso denkbar, die Ansteuerung der LED's 6 dem jeweiligen Istwert der Drehgeschwindigkeit anzupassen. Entscheidend ist eine exakte Synchronisation von Drehgeschwindigkeit und Ansteuerung der LED's 6.

Die Anordnung des Photosensors 16 und des Reflektors 17 ist nicht auf die oben beschriebene Art beschränkt, es muß nur gewährleistet sein, daß eine Komponente der Meßeinrichtung 15 an einem mit der LED-Anordnung 6 rotierenden Bauteil und die andere Komponente ortsfest angebracht ist. Ferner sollte die Meßeinrichtung 15 so angeordnet sein, daß möglichst wenig störende Einflüsse von außen die Messung der Drehgeschwindigkeit beeinflussen können. Hierzu wird zweckmäßigerweise der Abstand zwischen Photosensor 16 und Reflektor 17 möglichst klein gewählt.

Um eine exakte Messung der Drehgeschwindigkeit und damit eine optimale Synchronisation auch bei störenden äußeren Einflüssen zu gewährleisten, ist die Anzeige-Vorrichtung mit einer Software ausgerüstet, die es ermöglicht, solche Störeffekte bei der Messung der Drehgeschwindigkeit herauszufiltern.

Bei Einfall eines reflektierenden oder aktiven Lichtstrahles 18b werden vom Empfänger des Photosensors 16 bzw. vom Empfänger 23 aufeinander folgende Strompulse innerhalb einer Zeitdauer erzeugt. Der Anstieg des Stromes von einem Wert Null auf einen Wert Eins geschieht nun im allgemeinen nicht sprunghaft, sondern während einer bestimmten Zeitdauer. Am Ende eines Strompulses erfolgt dann innerhalb einer weiteren Zeitdauer der Abfall des Stromes vom Wert Eins wieder zurück auf den Wert Null. Im Idealfall sind sowohl die Pulsdauern als auch die Anstiegs- und Abstiegszeiten zweier aufeinander folgender Pulse gleich.

Aus dem zeitlichen Abstand T zweier aufeinander folgender Strompulse läßt sich die Frequenz der Drehung aus f = 1/T berechnen. Dabei ist es prinzipiell gleichbedeutend, ob der zeitliche Abstand zwischen zwei Anfangspunkten des maximalen Stromwertes, zwischen zwei Anfangspunkten der ansteigenden Flanken oder zwischen beliebigen zwei anderen wohldefinierten Punkten gemessen wird.

Aufgrund störender äußerer Einflüsse, insbesondere Lichteinfall auf den Reflektor 17 oder direkt auf den Empfänger des Photosensors 16 bzw. den Empfänger 23, kann das empfangene Signal und somit der erzeugte Strompuls vom üblichen Verlauf abweichen. Wenn nun beispielsweise die ansteigende Flanke des zweiten Strompulses gestört ist, dann sind die zeitlichen Abstände von zwei aufeinander folgenden Strompulsen verändert, obwohl die Drehgeschwindigkeit der Anordnung konstant blieb. Die oben beschriebene Synchronisation von Drehgeschwindigkeit und LED-Ansteuerung würde in diesem Fall sogar zu einer Verschlechterung der Bildqualität der Zeichen-und/oder Bildfolge führen.

Durch eine geeignete Software der Anzeigevorrichtung werden die vom Empfänger des Photosensors 16 bzw. vom Empfänger 23 erzeugten Strompulse in Rechtecksignale umgewandelt, die idealerweise keine ansteigenden und abfallenden Flanken aufweisen. Diese Pulsform filtert äußere Störungen der Empfangssignale aus, so daß immer eine exakte Messung der Drehgeschwindigkeit über f = 1/T erfolgt, wobei T für den zeitlichen Abstand zweier aufeinander folgender Pulse steht.

Mit der verwendeten Software können störende äußere Einflüsse beliebiger Art herausgefiltert werden, sofern sie nicht zu stark sind, also eine übliche Pulsfolge beispielsweise gar nicht mehr erkennen lassen.

Darüberhinaus erlaubt es diese Software auch, bei einer ansonsten regelmäßigen Pulsfolge eventuell einmalig ausfallende Pulse zu übergehen. Es wird also so getan, als ob auch der ausgefallene Puls vorhanden wäre, so daß weiterhin eine konstante Drehgeschwindigkeit gemessen wird.

Die gesamte, oben beschriebene Anordung mit den Bauteilen 2-9, 14-17 und 20 wird üblicherweise in einem geschlossenen Gehäuse 19 montiert. Das Gehäuse 19 ist im wesentlichen ein kugeliges, zylindrisch oder sonstwie rotationssymmetrisch geformtes Gehäuse. Der Kugelkörper 19 besteht aus einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Material, beispielsweise Acrylglas, Kunststoff, Glas oder dergleichen. Der bevorzugt eingesetzte Kugelkörper 19 besitzt einen Durchmesser von etwa 30 cm und weist eine demgegenüber kleinere Aufnahmeöffnung 25 auf, durch welche die oben beschriebene Anordnung in den Kugelkörper 19 eingeführt wird.

Die Schaltungsplatine 4 kann prinzipiell auch außerhalb des Gehäuses 19 angebracht sein. In diesem Fall werden die elektrischen Ansteuerungen über die elektrischen Verbindungen 9 direkt den LED's zugeführt. Die Anordnung der Schaltungsplatine 4 innerhalb des Gehäuses 19 ist eine bevorzugte Bauweise, weil alle Elemente komplett im Gehäuse 19 sind und die LED-Anzeigevorrichtung damit eine in sich autonome Baueinheit ist. Darüberhinaus bietet das Gehäuse 19 einen Schutz für die Schaltungsplatine 4 vor Schmutz und schädlichen Umwelteinflüssen.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung gezeigt. Gleiche Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 versehen.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel vor allem in der Art der Anbringung von Schaltungsplatine 4 und Ausgleichselement 7, 8 und der Anordnung der elektrischen Verbindungen.

Auf der Antriebswelle 20 des Elektromotors 2 sind zwei Befestigungselemente 3a und 3b angebracht, die das Kupplungsstück 3 des ersten Ausführungsbeispieles von Fig. 1 ersetzen. An dem ersten Befestigungselement 3a ist der Federstahlstab 7 des Ausgleichselementes montiert, während an dem zweiten Befestigungselement 3b die Schaltungsplatine 4 mit der Steuerung der Vorrichtung vorgesehen ist. Das Ausgleichselement 7, 8 ist im Prinzip wie das oben beschriebene Ausgleichselement 7, 8 von Fig. 1 aufgebaut und wird an dieser Stelle deshalb nicht nochmals näher beschrieben.

An dem dem Befestigungselement 3b entgegengesetzten Ende der Schaltungsplatine 4 ist analog dem ersten Ausführungsbeispiel der Träger 5 für die LED's 6 befestigt.

Die elektrischen Verbindungen 9 der Schaltungsplatine 4 werden durch eine Durchführung 26 durch den Sockel 1, den Elektromotor 2 und die Antriebswelle 20 an hochwertige Schleifkontakte 27 zugeführt, die beispielsweise und bevorzugt aus Gold sind. Die Durchführung 26 ist fest mit dem Sockel 1 verbunden und nicht drehbar. Die Schleifkontakte 27 sind am oberen rundstabförmigen Ende der Durchführung 26 am gesamten Umfang angebracht. Die Stromabnahme erfolgt über ebenfalls hochwertige Schleifkontakte 28 aus Gold am Befestigungselement 3b der Schaltungsplatine 4.

Aufgrund des speziellen erfindungsgemäßen Aufbaus der Vorrichtung muß die Aufnahmeöffnung 25 des Kugelkörpers 19 lediglich so groß wie der Sockel 1 bzw. der Durchmesser des Elektromotors 2 sein.

Die Montage der Vorrichtung in den Kugelkörper 19 wird nachstehend anhand der Figuren 4a bis 4h erläutert. Wichtig und von großem Vorteil ist es, daß die Elemente eine im wesentlichen vormontierte Baugruppe sind, die in ihrer Gesamtheit nun technisch einfach in die Kugel eingeführt wird. In Fig. 4 ist beispielhaft das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 3 dargestellt, die Montage des anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen ersten Ausführungsbeispieles erfolgt selbstverständlich analog.

Fig. 4a zeigt die beiden Grundelemente Kugelkörper 19 mit Aufnahmeöffnung 25 und komplett vormontierte Baugruppe aus Elektromotor 2, Schaltungsplatine 4, Träger 5 mit LED's 6 und Ausgleichselement 7, 8. Die fertig montierte und im Betriebszustand befindliche Kugelanzeige zeigt Fig. 4h, wobei hier der Pfeil 29 die Drehrichtung der Antriebswelle 20 und mit ihr die Drehrichtung des LED-Trägers 5 offenbart.

Im ersten Montageschritt gemäß Fig. 4b wird der Träger 5 mit den LED's 6 schräg durch die Aufnahmeöffnung 25 des Kugelkörpers 19 geführt. Der Kugelkörper 19 wird gemäß Fig. 4c etwas gedreht, so daß die Aufnahmeöffnung 25 waagerechter ausgerichtet ist. In dieser Position wird der Träger 5 vollständig in den Kugelkörper 19 gebracht und die nachfolgende Schaltungsplatine 4 soweit in die Aufnahmeöffnung 25 geführt, bis ihr Kragen seitlich an den Elektromotor 2 stößt bzw. nur noch einen geringen Seitenabstand zum Elektromotor 2 hat. Nun wird der Kugelkörper 19, wie dies die Fig. 4d bis 4g zeigen, durch fortlaufende Drehung seiner Aufnahmeöffnung 25 über die gesamte stehende Baugruppe gekippt.

Da der Federstahlstab 7 bzw. das vorstehend gleichwertig geschilderte Stabelement mit seinem durch das Gewicht 8 beschwerten Endstück ständig nach unten durchhängt und zusätzlich noch weiter bis zur Anlage an den Elektromotor 2 elastisch eingebogen werden kann, reicht der relativ kleine Durchmesser der Aufnahmeöffnung 25 aus, um über die gesamte Baugruppe gestülpt zu werden. Nach völlig übergestülptem Kugelkörper 19 gemäß Fig. 4g richtet sich der Federstahlstab 7 wieder etwas auf bzw. klappt wieder hoch und rastet ein.

Fig. 4g zeigt die fertig montierte Kugelanzeige im Ruhezustand. Beim Betrieb der LED-Anzeigevorrichtung dreht der Elektromotor 2 die Antriebswelle 20, die über das Kupplungsstück 3 bzw. die Befestigungselemente 3a und 3b mit der Schaltungsplatine 4, dem LED-Träger 5 und dem Federstahlstab 7 drehfest verbunden ist. Der Träger 5 beginnt in dem Kugelkörper 19 zu rotieren. Aufgrund der zunehmenden Zentrifugalkraft richtet sich der Federstahlstab 7 bzw. das äquivalente Stabelement in dem Kugelkörper 19 bis zur waagerechten Position aus und bildet im Betriebszustand eine Stabilisierung und einen Gleichgewichtsausgleich der Vorrichtung. Das am Ende des Federstahlstabes 7 angebrachte Gewicht 8 kompensiert das Gewicht der eingesetzten LED-Anordnung 5, 6. Die gesamte LED-Kugelanzeige erreicht dadurch einen sicheren Stand, ohne daß es besonderer, zusätzlicher Befestigungen bedarf.

Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, ist die Meßeinrichtung 15 als optoelektronische Meßeinrichtung ausgebildet. Statt der optoelektonischen Meßeinrichtung kann aber auch eine mit einem Hall-Generator ausgebildete Meßeinrichtung vorgesehen sein, die aus einem Hall-Sensor als Empfänger und einem Permanentmagneten als Sender besteht. Diese Bauteile stehen sich im geringen Abstand auf dem ortsfesten bzw. rotierenden Bauteil der Vorrichtung gegenüber.

Der Hall-Sensor darf nicht durch das elektrische Streufeld des Elektromotors 2 gestört werden. Deshalb wird man einen entsprechend unempfindlichen Hall-Sensor einsetzen oder/und den Hall-Sensor so positionieren oder drehen, daß er aus dem elektrischen Streufeld des Elektromotors 2 kommt.

Bezugszeichenliste

1: Sockel, Standfuß
2: Elektromotor
3: Kupplungsstück
3ab: Befestigungselemente
4: Schaltungsplatine
5: (LED-) Träger
6: LED's
7: Federstahl-Stab
8: Gewicht
9: elektrische Verbindungen
10: (Netz-) Versorgungskabel
11: PC-Schnittstelle
12: Rechner
13: Fernbedienung
14: Infrarot-Sensor
15: Meßeinrichtung
16: optoelektronischer Sensor
16a: Sender
16b: Empfänger
17: Reflektor
18a: abgestrahlter Lichtstrahl
18b: reflektierter Lichtstrahl
19: Gehäuse / Kugelkörper
20: Antriebswelle
21: Symmetrieachse
22: sendediode
23: Empfänger
24: Schleifkontakte
25: Aufnahmeöffnung
26: Durchführung
27: Schleifkontakte
28: Schleifkontakte
29: Pfeil (Drehrichtung)

Claims

Vorrichtung zur Anzeige von alpha-numerischen Zeichen und/ oder Bildzeichen, mit einem rotationssymmetrischen Gehäuse (19) aus einem durchsichtigen und/oder lichtdurchlässigen Material und mit einer Symmetrieachse (21); einem in das Gehäuse (19) eingesetzten Elektromotor (2) mit einer Antriebswelle (20); einem mit der Antriebswelle (20) drehfest verbundenen und um die Symmetrieachse rotierenden Träger (5), auf dem zumindest eine Reihe von Leuchtdioden oder Leuchtdiodengruppen (6) im wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse (21) vorgesehen ist bzw. sind; und mit einer Schaltungsplatine (4) mit einer Ansteuerschaltung für die Leuchtdioden oder Leuchtdiodengruppen (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehgeschwindigkeit des Trägers (5) durch eine elektronische Meßeinrichtung (15) aus Sender und Empfänger gemesmessen wird, daß der Sender und der Empfänger sich im geringen Abstand gegenüberliegend auf einem rotierenden Bauteil der Vorrichtung einerseits und einem ortsfesten Bauteil der Vorrichtung andererseits angebracht sind, und daß das vom Empfänger aufgenommene Signal mittels Software in ein reines Rechtecksignal frei von störenden äußeren Einflüssen umwandelbar ist, so daß die Synchronisierung der Ansteuerung der Leuchtdioden (6) mit der exakt oder nahezu exakt gemessenen Drehgeschwindigkeit des Trägers (5) erfolgt, dem ein bezüglich der Symmetrieachse (21) ihm gegenüberliegendes mechanisches Ausgleichselement (7, 8) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichselement (7, 8) ein in seiner Betriebslänge verkürzbarer Stab (7) beliebigen Querschnitts ist, der sich im Betriebszustand in eine im wesentlichen waagerechte Position aufrichtet.
Vorrichtung zur Anzeige von alpha-numerischen Zeichen und/ oder Bildzeichen, mit einem rotationssymmetrischen Gehäuse (19) aus einem durchsichtigen und/oder lichtdurchlässigen Material und mit einer Symmetrieachse (21); einem in das Gehäuse (19) eingesetzten Elektromotor (2) mit einer Antriebswelle (20); einem mit der Antriebswelle (20) drehfest verbundenen und um die Symmetrieachse rotierenden Träger (5), auf dem zumindest eine Reihe von Leuchtdioden oder Leuchtdiodengruppen (6) im wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse (21) vorgesehen ist bzw. sind; und mit einer Schaltungsplatine (4) mit einer Ansteuerschaltung für die Leuchtdioden oder Leuchtdiodengruppen (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Träger (5) ein bezüglich der Symmetrieachse (21) ihm gegenüberliegendes mechanische Ausgleichselement (7, 8) zugeordnet ist, und daß das Ausgleichselement (7, 8) ein in seiner Betriebslänge verkürzbarer Stab (7) beliebigen Querschnitts ist, der sich im Betriebszustand in eine im wesentlichen waagerechte Position aufrichtet.
Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine elektronische Meßeinrichtung (15) aus Sender und Empfänger zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Trägere (5) für eine Synchronisierung der Ansteuerung der Leuchtdioden (6) mit der Drehgeschwindigkeit des Trägers (5) vorgesehen ist, deren Sender und Empfänger sich im geringen Abstand gegenüberliegend auf einem rotierenden Bauteil der Vorrichtung einerseits und einem ortsfesten Bauteil der vorrichtung andererseits angebracht sind, wobei das von dem Empfänger aufgenommene Signal mittels Software in ein reines Rechtecksignal frei von störenden äußeren Einflüssen umwandelbar ist, so daß die Synchronisierung der LED-Ansteuerung mit der exakt oder nahezu exakt gemessenen Drehgeschwindigkeit des Trägers (5) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (15) eine opto-elektronische Meßeinrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (15) als Hallgenerator mit einem Hallsensor als Empfänger ausgerüstet ist, der mit einem Permanentmagneten als Sender in Wirkverbindung steht, wobei Hallsensor und Permanentmagnet auf einem rotierenden Bauteil der Vorrichtung einerseits und einem ortsfesten Bauteil der Vorrichtung andererseits im geringen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die optoelektronische Meßeinrichtung (15) aus einem Photosensor (16) aus optoelektronischem Sender und Empfänger und aus einem Reflektor (17) gebildet ist, wobei sich Photosensor (16) und Reflektor (17) auf einem rotierenden Bauteil der Vorrichtung einerseits und einem ortsfesten Bauteil der Vorrichtung andererseits im geringen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Sender (22) und Empfänger (23) bzw: Photosensor (16) und Reflektor (17) bzw. Hallsensor und Permanentmagnet sich im geringen Abstand gegenüberliegend auf einem motorseitigen Antriebselement einerseits und einem trägerseitigen Abtriebs element andererseits angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sender eine Sendediode (22) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsplatine (4) mit einem Kupplungsstück (3, 3b) oder mit der Antriebseite eines Kupplungsstückes (3, 3b) drehfest verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungsstück (3, 3b) mit hochwertigen Schleifkontakten (24, 28) zur elektrischen Verbindung (9) der Energieversorgung und der Datenübertragung mit der Schaltungsplatine (4) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Sockel (1) der Antriebseinheit eine Durchführung (26) fest verbunden ist, die der Aufnahme von elektrischen Leitungen (9) durch den Elektromotor (2) und durch die Antriebswelle (20) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchführung (26) an ihrem oberen rundstabförmigen Ende über den gesamten Umfang mit Schleifkontakten (24) versehen ist, die mit den elektrischen Leitungen (9) elektrisch verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest die wirksame Fläche der Schleifkontakte (24, 28) aus Gold oder aus Kupfer-Graphit gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Software einzelne ausfallende Signale bei einer ansonsten regelmäßigen Pulsfolge von Signalen als Ausfallsignale erkennt und übergeht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Eingabe von anzuzeigenden alpha-numerischen Zeichen und/oder Bildzeichen zumindest eine Schnittstelle (11,14) zwischen Eingabemedium und Anzeigevorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schnittstelle eine PC-Schnittstelle (11) zum Anschließen eines Rechners (12) wahlweise mit Terminal und Tastatur oder Maus ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schnittstelle ein Infrarot-Sensor (14) zum Empfangen von Infrarotsignalen einer Fernbedienungseinrichtung (13) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzeigevorrichtung als Kontrollanzeige für die über die Fernbedienungseinrichtung (13) eingegebenen alpha-numerischen Zeichen und/oder Bildzeichen dient.
Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Infrarot-Sensor (14) ortsfest im Gehäuse (19) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Infrarot-Sensor (14) auf einem der rotierenden Teile (5, 4) der Vorrichtung angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (2) mit einer Zusatzwicklung zur Erzeugung einer Niederspannung für die elektrischen Baugruppen versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (2) auf einem Sockel, Stand, Fuß oder dergleichen (1) montiert ist, welcher das im wesentlichen kugelige; zylindrische oder sonstwie rotationssymmetrisch geformte Gehäuse (19) trägt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Köpfe der Leuchtdioden (6) zur Erzielung eines verbesserten größeren Ablesewinkels abgeschrägt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungsstück (3) der mechanischen Fixierung durch Passung der rotierenden Teile (4,5) auf der Antriebswelle (20) dient.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsplatine (4) als mechanische Halterung für den Träger (5) dient, und daß das mechanische Ausgleichselement (7, 8) auf deren über die Antriebswelle (20) hinausgehenden Endstück befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stab (7) des Ausgleichselementes (7, 8) ein Federstahl-stab oder ein Stab aus einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stab (7) des Ausgleichselementes (7, 8) ein abklappbarer oder Teleskopstab ist, der im Betriebszustand verrastbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß am oder nahe am freien Stirnende des Stabes (7) ein Gewicht (B) vorbestimmbarer Größe angebracht ist, welches wahlweise in Längsrichtung des Stabes (7) verschiebbar und verrastbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Baueinheit aus Elektromotor (2), Antriebswelle (20), Schaltungsplatine (4), LED-Träger (5) und Ausgleichselement (7, 8) eine komplett und funktionsfähig vormontierbare Einheit bildet, die durch die Aufnahmeöffnung (25) in das Gehäuse (19) als Ganzes einsetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 30,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hallsensor durch seine Beschaffenheit und/oder seine Positionierung gegen das elektrische Streufeld des Elektromotors (2) unempfindlich ist.