DE2242000C3 - Amplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen - Google Patents
Amplituden-Raum-Umformergerät mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden ElementenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Aplituden-Raum-Umformergerät
mit einer Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen, weiche mit Kreuzungspunkten von der die
Matrix bildenden Leiter verbunden sind, welche Leiter derart selektiv gespeist werden, daß wenigstens eines
der elektrisch leuchtenden Elemente nach Wahl zum Leuchten gebracht wird.
bo Anders ausgedrückt befaßl sich die Erfindung mit der
Anzeige von Signalen, die in Form einer elektrischen Spannung vorliegen, und zwar insbesondere in Abhängigkeit
von der Zeit.
Früher hat man dazu Kathodenstrahlröhren vcrwen-
br> de-t, die jedoch verhältnismäßig viel Zeit beanspruchen
und schwer sind. Sie eignen sich daher nicht als Sichtan/.cigcn /.B. an Bord von Luftfahrzeugen, bei
denen Haltbarkeit, geringe Masse und geringer
Raumbedarf von erheblicher Bedeutung sind.
Geräte der eingangs beschriebenen An, bei denen /iir
Anzeige eine Matrix mit elektrisch leuchtenden Elementen, insbesondere Leuchtdioden mit Arsen.
Phosphor oder Gallium, verwendet werden, sind ;
bekannt (US-PS 35 22 471 Liieratursiellc: H. R.
Luxenberg, R. L. Kuehn >. Displa>
S> stern Engineering« 1968 (Mc Graw Hill C).). Seite 379.
Abschnitt 10.12, bis Seite 383. Absatz 1). Problematisch
ist jedoch die Ansteuerung der Matrix, die ei./en in erheblichen Aufwand erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs beschriebenen Gattung mit einer Matrixansteuerung
anzugeben, die bei hoher Leistung wenig Raum und wenig Gewicht beansprucht. ι ~>
Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß es wenigstens
einen Ampütuden-Raum-Umformerkreis aufweist, welcher selektiv die Leiter der Matrix von einer für die
Größe einer Veränderlichen repräsentativen elekirisehen Spannung speist und einen Komparator enthält,
welcher diese Spannung mit einer aus Stufen zusammengesetzten Spannung vergleicht und ein Signal
abgibt, welches selektiv einem Leiter der Matrix zugeleitet wird, welcher der Spannungsstufe entspricht, ji
deren Wert wenigstens gleich dem der veränderlichen Spannung ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Selbstverständlich kann für eine zweite veränderliche jo Größe, die durch eine Kombination mit der ersten
verbunden ist, eine identische Anordnung für die jeweils andere Gruppe von Linien der Matrix verwendet
werden. Wenn diese zweite Größe die Zeit ist, kann ein Taktgeber, z. B. unter Zwischenschaltung eines Zeit- j>
Spannungs-Umsetzers, verwendet werden.
Mit einer derartigen Anordnung ist folglich eine Amplituden-Raum-Umformung realisierbar, denn einer
gegebenen Signalamplitude entspricht die Stellung eines Binärzählers und dementsprechend eine Linie der
Matrix, unabhängig davon, ob es sich dabei auf der Matrix um eine Kolonne oder um eine Zeile handelt.
Die Einführung eines doppelten Ubergangsspeichers zwischen einem Binä.-Analog-Umwandler und einem
Binär-Dezimal-Decodierer ermöglicht die Speicherung ·τ>
des Wertes des anzuzeigenden Signals in binärer Form, der auf der Matrix nur für die Dauer der Zeit der Suche
des Ranges der folgenden Linie sichtbar wird, woraus sich ergibt, daß die Erregungsdauer von der Amplitude
des anzuzeigenden Signals unabhängig bleibt. w
Alle anzeigbaren Signale, deren Periode wenigstens gleich oder größer ist als die Umwandlungs- und
Ansprechzeit der verschiedenen elektronischen Einheiten, sind daher verwendbar und können auf einer
leichten und groben ebenen Leuchtdiodenmatrix erscheinen, wobei die genannte Matrix entweder diskrete
Dioden umfassen oder zu integrierten Schaltungen gehören kann.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein derartiger Amplituden-Raum-Umformer mit Hilfe von Dop- t>o
pclkomparaloren zugeordneten Widerstandsketten verwirklicht.
Die Anwendungen der Erfindung können in den unterschiedlichsten Gebieten liegen, die dasjenige der
Biirdausrüstungcn auf Luftfahrzeugen umfassen, ohne h->
sieh jedoch darauf zu beschränken.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen heispiclshalber erläutert.
Γ i j.1. I /cig! in I urin eines Üb .'rs
Liiic erlindungsgemäße An/.eigeeinheit.
Liiic erlindungsgemäße An/.eigeeinheit.
I ig. 2 /eigt eine Variante des Umformers mn Doppelkoni oa ra toren.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist auf einer ebenen 'IaIeI
eine Matrix I von Lcuehtdiodcii verwirklicht, die in
Reihen und Kolonnen bildenden gekreuzten Linien angeordnet sind, wobei durch parallel angeordnete
Leiter 2, 3 die Leiter der beiden Serien in der Nähe jedes
ihrer Kreuzungspunkte mit den genannten Leuchtdioden verbunden sind. Es werden Photonen abgegeben,
wenn an die beiden Elektroden einer Diode Spannungen angelegt werden, die sich für diese Betriebsart der
fraglichen Dioden eignen. Der Übersichtlichkeit wegen wurde keine eingehende Darstellung derartiger Dioden
gegeben. Wenn die Richtungen der Leiter 2 und 3 orthogonal liegen, so definiert die Matrix eine
Darstellungsfläche mit rechtwinkligen Koordinaten. Die-Zeilen und Kolonnen können in beliebiger, gleicher oder
ungleicher Anzahl vorhanden sein.
Bei dem Umformersystem wird, wie aus dem Diagramm oben links in F i g. 1 hervorgeht, die
Änderung einer Größe in Form einer elektrischen Spannung Vl in Abhängigkeit von der Zeit /
wiedergegeben. Die veränderliche Spannung V1 wird an einen der Eingänge eines Komparator K 1 angelegt.
Der zweite Eingang dieses Komparators K 1 ist mit dem Ausgang eines Binär-Analog-Umwandlers Dl verbunden.
Ein Taktgeber H, der elektrische Impulse in Form von in dem mittleren Diagramm links in Fig. I erscheinenden
Rechtecksignalen abgibt, speist einen Binärzähler CI, dessen binäre Ausgänge mit den enisi^echenden
Eingängen des Binär-Analog-Umwandlers Dl verbunden sind. Dieser Binär-Analog-Umwandler D 1 liefert
eine elektrische Spannung in Treppenform, die in dem Diagramm in F i g. 1 links daneben dargestellt ist.
Andererseits sind die binären Ausgänge des Binärzählers Cl mit den entsprechenden Eingängen einer
Einheit von bistabilen und verriegelbaren, als verriegelbarer Übergabespeicher L 11 bezeichneten Mullivibratoren
verbunden, wobei diese Einheit einen mit dem Ausgang des Komparators K 1 verbundenen Auslöseeingang
besitzt.
Die Ausgänge des ersten Übergangsspeichers L 11 sind mit den Eingängen eines zweiten analogen
Übergangsspeichers L 12 verbunden, der mit einem Auslöseeingang versehen ist, welcher mit dem Detektor
für die maximale Kapazität des Binärzählers Cl verbunden ist.
Die Ausgänge des zweiten Übergangsspeichers L 12 sind mit den Eingängen eines Binär-Dezimal-Decodierers
DIl verbunden, dessen Dezimalausgänge mit den homologen Eingängen eines Interface /11 genannten
Verstärkers verbunden sind, dessen Ausgänge jeweils an die Leiter 2 angeschlossen sind, wobei die Leiter 2 in
diesem Beispiel Reihen bilden.
Die Arbeitsweise einer derartigen Einheit ist folgende: Bei dem Betrieb des Taktgebers H steuert der
Binärzähler Cl einerseits den Binär-Analog-Umwandler DI, an dessen Ausgang die vorgenannte Treppenspannung
anliegt, und andererseits den ersten Übergangsspeicher LIl.
Der Komparator AC i liefert an seinem Ausgang eine
Aiislösespannung für den Überg;>.:.gv.ji~icher /.11.
wenn das von D1 kommende Signa! gleicher oder
größer ist als der Wert der elektrischen Spannung Vl.
die am ersten Eingang des Komparator K 1 anliegt und
Jan Wei! er,!-pi"i./ht. tier ;uif der Matrix iiiige/cigi
.verden soil.
In dem Augenblick, in dan die Gleichheil da
Spannungen auf den beiden Eingängen des Komp.iiii-IDi1S
K I erreich! ist. wird der Inhalt des Binär/ählers C ' I
in den ri icr. '.'!ierganpsspeieher /.Il eingespeichert
und ι;: scheint ebenfalls an den Ausgängen desselben.
Der soniii eingespeicherte Binärwort wird an den
/weilen Übergangsspeicher L 12 in t!:ni Augenblick
weilergegeben, in dem der Binärzählcr Cl den
Höchstwert seiner Kapazität erreicht, das heißt in dem \ugcnblick, in dem sein lei/ierer Auslöscausgang
gespeist wird, was der Speisung des Auslöseeinganges des /weiten Übergangsspeichers /. 12 und der Rückführung
des Binärzählers Cl in seine ursprüngliche Zählstellung entspricht.
Im gleichen Augenblick erscheint also der Binärwcit
am Ausgang dieses zweiten Übergangsspeichers L 12 und, unter der Einwirkung des Binär-Dezimal-Deeodiercis
DIl, wird die entsprechende Reihe der Leiter 2
erregt.
Diese Erregung hält alsdann wenigstens für die Dauer an, während welcher der Binärzähler Cl einen seiner
Zählzyklen durchführt.
Die Amplituden-Rauni-Umformung ist somit verwirklicht,
denn einer gegebenen Amplitude des Signals bzw. der Spannung Vl auf dem ersten Eingang des
Komparators K 1 entspricht eine bestimmte Stellung
des Binärzählers Cl und infolgedessen eine bestimmte Reihe der Leiter 2 auf der Matrix 1.
Die Rolle der beiden Übergangsspeichcr LlI und
L 12 besteht darin, die Aufrechterhaltung der Speicherung des Wertes des anzuzeigenden Signals in bin.'.rer
Form zu ermöglichen. Auf diese Weise bleibt die Dauer der Erregung einer Linie der Leiter 2 unabhängig von
der Amplitude des anzuzeigenden Signals.
Jede Änderung dieser Amplitude zwischen zwei Abtastungen des Binärzählers Cl bewirkt eine andere
Wahl des Inhalts des Binärzählers CI. eine andere Stellung der Übergangsspeichcr /.11 und /.12, die
ebenfalls eingespeichert bleibt, und eine andere Binärentschlüsselung in dem Binär-Dezimal-Decodiercr
DU, also die Erregung einer unterschiedlichen Reihe der Leiter 2 mit einer Erregung, die merklich für die
gleiche Dauer beibehalten wird.
Für die Erregung der Kolonnenleiter 3 kann eine analoge Schaltung verwendet weiden, wobei man zum
Beispiel von demselben Taktgeber H ausgeht, um den Binärzähler Cl und einen anderen Binärzähler C21 in
Parallelschaltung zu speisen, dessen Ausgänge zugleich
mil einem primären Binär-Analog-Umwandler D21 und
einem primären Übergangsspeicher L 21 verbunden sind. Ein anderer Komparator K 2 ist durch einen ersten
Eingang mit dem Umsetzer einer zweiten zu betrachtenden veränderlichen Spannung V2 und durch einen
zweiten Eingang mit dem Ausgang des entsprechenden primären Binär-Analog-Umwandlers D 21 verbunden.
Hierdurch kann auf der Matrix 1 die Darstellung der Korrelation der beiden Veränderlichen unabhängig von
der Zeit angezeigt werden, wobei die Verbindungskette zwischen den Eingängen der Leiter 3 ebenfalls einen
zweiten Übergangsspeicher L 22. einen zweiten Binär-Dezimal-Decodierer
D22 und einen Verstärker /22 umfaßt.
Soll eine einfache Darstellung einer zeitabhängig verlaufenden Erscheinung erreicht werden, so kann die
Schaltung vereinfacht werden, und es genügt, den Binärzähler C21 unmittelbar durch seinen Eingang mit
dein Ausgang: des M,ι vimalkapazilä.sdctcktoi s Je·
BiiiiirVhkTs Cl /u vcrN'Klen. In diesem einlarheii Γ;;!
können da Komparator K"". '!er Binär-Aiialug-lJiM
wandler /J 21. die Übergangsspeicher /.21 und 1.21
wegfallen und die Ausgänge des Uinär/ählcrs C2I
unmittelbar mit den entsprechenden Linuän^cii Jc
ßinar-lXvini.i! IX-codicrcrs D 22 ·. ι blinden u ei den.
Die Gesamtheit dieser Dispositionen ermöglicht dii
gleich/«. :ii(jt. tine! synchrone Speisung tier gewählte!
Reihen-Leiter 2 und Kolonnen-Leiter 3. mn in
gemeinsamen Abtastrhythnius da Binärzähler Ct um
i. 21 die Dioden der Kxeu/.ungspunkte der betrachtetet
erregf.'n I .eiler /1I ei regen.
Bei diesem Rhythmus der Bildabtastung, bei dem da
Anhalten der NiM/.liautrei/ungen genutzt wird, kam
man auf der Matrix die dynamische Darstellung de Variationen in Korrelation der beiden betrachtetet
Veränderlichen erscheinen lassen.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel könnei
alle Komparatorlypen verwendet werden. Desglciehei
kann ein einen Entsehlüßler bildendes Netz der untc der Bezeichnung R2R bekannten Bauart Komparatorci
der als »Typ μ A 711« bekannten Bauart zugeordnc
werden.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind derartige Komparato
ren durch zwei in Reihe geschaltete Widerstandsketiei
5 und 6 polarisiert, wobei die Widerstände untcrcinan
der identisch und diese beiden Ketten in Parallclschal tung mit einer Gleichstromquelle der Spannung J
liegen, leder Komparator 7 ist mit einem ersten Einganj
versehen, der mit einer Verbindung zwischen einen Widerstand 5 des Ranges η und einem Widerstand de
Ranges (/; + 1) angeschlossen ist.
Der Ausgang dieses Komparators 7 kann uninitlciba oder mittelbar mit einer Matrixlinic la verbündet
werden.
Die Schaltungen der anderen Komparatoren sind bi
auf den Rang der Widerstände und der Matrixlinici identisch.
Die dritten Eingänge 8 dieser Doppclkomparalorei sind in Parallelschaltung mit einem nicht dargestellter
Leiter verbunden, an dem die für die Größe dei anzuzeigenden Veränderlichen repräsentative elektri
sehe Spannung Vl anliegt.
In jeder Kette sind N Widerstände 5 oder f
angeordnet, die ebensovielen Linien 1.·/ auf der Matri>
und ebensovielen Komparatoren 7 entsprechen: die Klemmenspannung jedes Widerstandes beträgt E/N
wobei ifdiis an die Kctic angelegte Potential ist.
Auf diese Weise besitzt jeder Komparator 7 eir Einpfindlichkeiisfenster von gleich Ε/Λ/für ein an seine
Steuerelektrode angelegtes Signal.
Der Komparator entspricht demjenigen, der zwi sehen den Widerständen des Ranges (n + 1) und η ir
der ersten Kette und zwischen den Widersländen de: Ranges η und (/7-1) in der zweiten angeschlossen ist
und liefert also an seinem Ausgang eine Spannung, uit
die daran angeschlossene Linie Xa der Matrix zi erregen, wenn die Spannung Vl an seiner Steuerelek
trode einen Wert zwischen den Verhältnissen
En
+1)
erreicht, was folgendermaßen geschrieben werdet b5 kann:
En
ScihMverMiindlich könnte die SchMl
andere /wischengeschallete F-iemcnic
derjenigen uintav^n. die it1 I- ' ". ! ehr«.".··
andere /wischengeschallete F-iemcnic
derjenigen uintav^n. die it1 I- ' ". ! ehr«.".··
jiig ;;; Γ · μ. 2
von der Ar:
teil' sind, wenn
dieselben Vorteile der Unabhängigkeit /wischen den Γπι_'\Μΐη,!.·ι·Ί der Matrklinien im·.' den Größen der
JM/. /eiL'undcn Veränderlichen sowohl hinsichtlich der
Weile der genannten Grollen als auch der Krregiings-/cilen
erreicht werden sollen.
Ks versieht sich von selbst, daß. ohne den «ahmen der Lilindimg /·'. verlassen. Modifikationen an den vorslc
hencl beschriebenen AusiLihriingsiormen vorgenoninieii
werden können.
1 licr/M 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Amplituden-Raum-Uniformergeräi mil einer
Matrix mil elektrisch leuchtenden Elementen, welche mit Kreuzungspunkten von die Matrix
bildenden Leitern verbunden sind, welche Leiter derart selektiv gespeist werden, daß wenigstens
eines der elektrisch leuchtenden Elemente nach Wahl zum Leuchten gebracht wird, dadurch
gekennzeichnet, daß es wenigstens einen Amplituden-Raum-Umformerkreis aufweist, welcher
selektiv die Leiter der Matrix (1) von einer für die Größe einer Veränderlichen repräsentativen
elektrischen Spannung (V 1) speist und einen Komparator (Kt; KD) enthält, welcher diese
Spannung (Vt) mit einer aus Stufen zusammengesetzten
Spannung vergleicht und ein Signal abgibt, welches selektiv einem Leiter der Matrix (1)
zugeleitet wird, welcher der Spannungsstufe entspricht, deren Wert wenigstens gleich dem der
veränderlichen Spannung (V 1) ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Stufen zusammengesetzte Spannung
eine veränderliche stufenförmige Spannung ist, daß der Komparator ein einfacher Komparator (K i) ist
und daß die für die Größe einer Veränderlichen repräsentative Spannung (Vl) einem ersten Eingang
des Komparator (K 1) eingegeben wird, während die stufenförmige Spannung an einen
zweiten Komparatoreingang angelegt wird und der Komparator am Ausgang ein Signal abgibt, sobald
der Wert der stufenförmigen Spannung den Wert der anderen Spannung (V 1) überschreitet.
3. Gerät nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Komparators (K 1)
an den Ausgang eines Binär-Analog-Umwandlers (Di) angeschlossen ist, dessen Eingänge mit den
Ausgängen eines von einem Taktgeber (H) gespeisten Binärzählers (Cl) und gleichzeitig mit den
Eingängen eines ersten Übergangsspeichers (Ltt) verbunden sind, daß ein Auslöseeingang dieses
ersten Übergangsspeichers (ltt) an den Ausgang des Komparators (K t) angeschlossen ist und seine
Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen eines zweiten Übergangsspeichers (L 12) verbunden sind,
welcher einen Auslöseeingang besitzt, der an einen Ausgang des Binärzählers (Ct) angeschlossen ist,
welcher bei Erreichen seiner vollen Kapazität ein Signal liefert, während die Ausgänge des zweiten
Übergangsspeichers (L 12) mit den entsprechenden Eingängen eines Binär-Dezimal-Decodierers (D it)
verbunden sind, dessen Ausgänge über einen Verstärker (J 11) mit den entsprechenden Leitern (2)
der Matrix (1) verbunden sind.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei gleiche
Amplituden-Umfonnerkreise aufweist, welche mit einer den Reihen entsprechenden Leitergruppe (2)
bzw. mit einer den Kolonnen entsprechenden Leitergruppe (3) der Matrix (1) verbunden sind.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umformerkreise jeweils die für
die Größen von zwei Veränderlichen repräsentativen Spannungen CVI. V2) empfangen und die
Matrix (I) die Korrelation /wischen diesen Veränderlichen sichtbar macht.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß für die beiden Amplituden-Raum-Umformerkreise
ein gemeinsamer Taktgeber (H)vorgesehen ist.
7. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung einer zeitabhängigen
Veränderlichen die den Reihen der Matrix (1) entsprechende Leitergruppe (2) von einem Amplnuden-Raum-Umformerkreis
gespeist wird und die den Kolonnen der Matrix entsprechende Leitergruppe (3) durch einen Binärzähier (C2l) gespeist wird,
dessen Eingang mit einem bei Erreichen der vollen Kapazität dieses Binärzählers ein Signal liefernden
Ausgang des Binärzählers (Cl) des Amplituden-Raum-Umformerkreises verbunden ist und dessen
Ausgänge direkt mit den entsprechenden Eingängen eines Binär-Dezimal-Decodierers (D 22) verbunden
s'.nd, dessen Ausgänge über einen Verstärker (J 22)
an die den Kolonnen der Matrix (1) entsprechende Leitergruppe (3) angeschlossen sind.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die aus Stufen zusammengesetzte Spannung durch eine Gesamtheit gleichzeitiger herrschender
Spannungsstufen gebildet wird und daß der Komparator (KD) aus einer Reihe von Doppelkomparatoren
(7) zusammengesetzt ist, welche die für die Größe einer Veränderlichen repräsentative Spannung
(Vl) mit einer Reihe von Spannungsfenstern vergleicht, die durch die genannten Spannungsstufen
definie: t sind.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsstufen durch eine Doppelkette
gleicher Widerstände (5,6) erzeugt werden, die in jeder Kette in der gleichen Anzahl vorhanden sind
und wobei die Doppelkette durch eine Spannung (E) gespeist wird, und daß jeder Doppelkomparator (7)
zwei mit den homogenen Enden eines Widerstandes mit der Rangordnung η + 1 einer der beiden Ketten
und eines Widerstandes mit der Rangordnung η der anderen Kette verbundene Eingänge aufweist,
während an einen dritten Eingang eines jeden Doppelkomparators (7) die für die Größe einer
Veränderlichen repräsentative Spannung (Vi) angelegt
ist und der Ausgang eines jeden Doppelkomparators (7) direkt oder indirekt mit einem Leiter der
Matrix (1) verbunden ist.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leuchtenden
Elemente Halbleiter-Fotodioden sind.
Applications Claiming Priority (1)
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