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    公开号:WO1980000038A1
    申请号:PCT/CH1979/000036
    申请日:1979-03-07
    公开日:1980-01-10
    发明作者:F Strobel
    申请人:Mettler Instrumente Ag；F Strobel；
    IPC主号:G09G3-00
    专利说明:
    [0001] ÜBERWACHUNG VON MULTISEGMENTFLUSSIG RISTALLANZEIGE
    [0002] Die Erfindung betrifft eine ein- oder mehrstellige Multi- segment-Flüssigkristallanzeige, insbesondere für Waagen.
    [0003] Bei allen Multisegment-Anzeigen (die üblicherweise, aber nicht notwendig, als Sieben-Segment-Anzeigen aufgebaut sind) stellt sich das Problem der Funktionsfehlersicher¬ heit, d.h. der Erkennung von Fehlern, die zu einer unzu¬ treffenden Anzeige führen. Es ist in diesem Zusammenhang beispielsweise bekannt, eine Prüftaste vorzusehen, die zu Kontrollzwecken alle Segmente aufleuchten lässt. Diese Massnahme hat den wesentlichen Nachteil, dass sie keine dauernde Kontrolle bildet und Fehlanzeigen nicht mit Si¬ cherheit ausschliesst. Es ist weiterhin bekannt (DE-OS 24 21 991) , jedes Segment in wenigstens zwei Teilsegmente zu unterteilen, die unabhängig voneinander angesteuert werden. Damit wird bei Ausfall eines 'Teilsegmentes durch das veränderte Anzeigebild auf den Fehler hingewiesen. Diese Massnahme bedingt jedoch einen nennenswerten Mehr¬ aufwand; ausserdem ist es nicht ganz einfach, die Teilseg¬ mente so auszubilden, dass ein Defekt zu einer deutlich erkennbaren Fehlanzeige führt. Bei LED-Anzeigen (Leuchtdioden-Anzeigen) ist es möglich, den Segmentstrom zu kontrollieren und auf diese Weise Fehler zu detektieren. Diese Möglichkeit entfällt bei Flüssigkristallanzeigen, deren kleiner Stromverbrauch (im Nanoa perebereich) ja gerade einen wesentlichen Vor¬ zug dieses Anzeigentyps darstellt (unter anderem wegen der geringen Wärmeverluste) .
    [0004] Die vorliegende Erfindung entstand aus der Aufgabe, eine ein- oder mehrstellige Multisegment-Flüssigkristallanzeig unter Verzicht auf eine Segmentaufteilung funktionsfehler¬ sicher zu machen, d.h. eine Massnahme zu treffen, um einen Ausfall eines Segmentes automatisch und deutlich erkennbar werden zu lassen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfin- dungsgemäss eine Schaltung zur Ueberwachung des kapaziti- ven Verhaltens von Segmenten vorgeschlagen. Die Ueberwa- chungsSchaltung geht von den Eigenschaften der Flüssig¬ kristallanzeige aus und führt eine Kontrolle der Spannungs Zeitkennlinie des vom Segment einerseits und von der Gegen oder Rückelektrode andererseits gebildeten Kondensators durch.
    [0005] Die Verwirklichung dieses Prinzips ist auf verschiedene Arten möglich. So kann beispielsweise eine sequentielle Kontrolle vorgenommen werden derart, dass die einzelnen Segmente periodisch nacheinander mit einer Referenzinfor- mation verglichen werden. Bevorzugt wird eine Ausführungs¬ form der Erfindung, bei der die Schaltung eine die zu über wachenden Segmente im Rhythmus von deren Ansteuerung kon¬ trollierende Torschaltung und einen dieser nachgeordneten Fehlermelder umfasst. Diese Ausführungsform erlaubt eine gleichzeitige Kontrolle aller überwachten Segmente und läuft im Hinblick auf die relativ kurzen Ansteuerungs- intervalie praktisch auf eine permanente Ueberwachung hin¬ aus. Mit dieser Massnahme ist gewährleistet, dass ein De¬ fekt in einer Segmentleitung praktisch sofort erkannt wird
    [0006] OMPI Eine weitere, nicht allzu seltene Fehlermöglichkeit sind Kurzschlüsse zwischen zwei benachbarten Segmente. Um auch solche Fehler zu erkennen, sieht eine zweckmässige Weiter¬ bildung vor, dass benachbarte Segmente mit den Eingängen verschiedener Tore der Torschaltung verbunden sind.
    [0007] In der Regel handelt es sich bei den hier betrachteten An¬ zeigen um solche mit mehreren Dezimalen. In diesen Fällen wäre es möglich, jeder Dezimale einen eigenen Fehlermelder zuzuordnen. Um den damit verbundenen, normalerweise ent- behrlichen Mehraufwand zu vermeiden, ist vorzugsweise den Torschaltungen der einzelnen Dezimalen eine weitere, ge-. meinsame TorSchaltung nachgeordnet, welcher ein für alle Dezimalen gemeinsamer Fehlermelder nachgeschaltet ist; zweckmässigerweise ist dabei die weitere Torschaltung ein NAND-Gatter und/oder ein NOR-Gatter mit Inverter. Mit die¬ ser Massnahme ist ein zusätzlicher Vorzug verbunden, er¬ laubt sie es doch, zufällig gleichzeitig auftretende Aus¬ fälle von je einem Segment in zwei oder mehr verschiedene Dezimalen zu detektieren und zu melden. Das durch die Er- findung in erster Linie zu erfüllende Prinzip der einfa¬ chen Funktionsfehlersicherheit verlangt nur, dass ein einzelner auftretender Fehler erkannt wird, und nimmt den sehr viel weniger wahrscheinlichen Fall in Kauf, dass zwei Defekte gleichzeitig auftreten und durch die Gleich- zeitigkeit unerkannt bleiben. Die zuletzt genannte Varian¬ te der Erfindung ermöglicht also eine über die beschriebe¬ ne Anforderung hinausgehende Funktionsfehlersicherheit.
    [0008] Zweckmässigerweise ist eine Taste zur Prüfung der Funktion des UeberwachungsSchaltung vorgesehen.
    [0009] Bei den üblichen Sieben-Segment-Anzeigen sind nicht immer alle Segmente gleich kritisch. Jedenfalls bei der Anzeige von Ziffern führt der Ausfall bestimmter Segmente bereits •zu einer eindeutig als falsch bzw. unzutreffend erkennn- baren Anzeige. In diesem und ähnlichen Fällen ist zur Vereinfachung der Schaltung eine Ausführungsform zweckmäs- sig, bei der nur solche Segmente an die Ueberwachungs- schaltung angeschlossen sind, deren Ausfall eine Mehr¬ deutigkeit der Anzeige bewirkt.
    [0010] Nachstehend werden- Ausführungsbeispiele der Erfindung an¬ hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind Figur 1 die Darstellung einer einstelligen Sieben- Segment-Anzeige mit Ueberwachungsschaltung, Figur 2 die Darstellung einer mehrstelligen Sieben- Segment-Anzeige mit Ueberwachungsschaltung, und Figur 3 die Darstellung des Signalverlaufs der wesent¬ lichen Elemente.
    [0011] Die' einstellige Flüssigkristall-Anzeige 10 der Figur 1 umfasst sieben Segmente (Elektroden) A...G sowie eine ge¬ meinsame, mit R bezeichnete Rückelektrode 12. Die einzel¬ nen Segmente sind über Leitungen 14 und die Rückelektrode 12 ist über eine Leitung 16 mit einem Decoder-Treiber 18 verbunden. Der anzuzeigende Messwert gelangt digital über einen BCD-Eingang 20 zum Decoder-Treiber 18.
    [0012] Die Anordnung wird in bekannter Weise von einem Oszillator 22 über eine Leitung 24 mit Wechselspannung betrieben. In regelmässigen Intervallen werden z.B. alle aus den Segmen¬ ten A...G einerseits und der gemeinsamen Rückelektrode 12 andererseits bestehenden Kondensatoren umgeladen und er¬ geben so das leuchtende Anzeigebild "8". Bei anderen anzu¬ zeigenden Ziffern (oder Symbolen) werden selektiv nur die entsprechenden Segmente vom Decoder - Treiber 18 angesteuer
    [0013] In Figur 3 sind die Signalverläufe erkennbar. Die vom Os- zillator 22 gelieferte Rechteck-Wechselspannung von bei¬ spielsweise 100 Hz ergibt den mit R bezeichneten Spannungs- verlauf an de Rückelektrode 12. Die gleiche Kurvenform, mit S^ bezeichnet, hat der Spannungsverlauf S an nicht angesteuerten Segmenten, d.h. zwischen diesen Segmenten und der Rückelektrode 12 besteht keine Spannung. Für an¬ gesteuerte Segmente gilt der umgekehrte Verlauf, mit S2 bezeichnet: Hier besteht eine in jeder Periode zweimal die Polarität wechselnde Spannung zwischen Segment und Rückelektrode 12.
    [0014] Die bis hierher konventionelle Anordnung ist nun wie folgt modifiziert. In den zu den Segmenten A, B ~, E, F und G füh¬ renden Leitungen 14 ist je ein Hilfswiderstand 26 einge- setzt. Zwischen diesem und dem zugehörigen Segment führt jeweils eine Zweigleitung 28 zu einer Torschaltung 30, bestehend aus vier Exklusiv-NOR(NICHT-ODER-)-Gattern 32, 34, 36 und 38. Der Ausgang der Torschaltung 30 ist an einen Inverter 40 und dessen Ausgang an den Setzeingang eines bistabilen Multivibrators (D-Flipflops) 42 geführt. Zwi¬ schen den Oszillator 22 und den Takteingang des Flipflop 42 ist ein monostabiler Multivibrator (Monoflop) 44 mit einstellbarer Pulsbreite (RC-Glied 46) geschaltet. Ferner ist am Rücksetzeingang des Flipflop 42 eine Rückstelltaste 48 vorgesehen, und von seinem Q-Ausgang wird eine Ko troll- lampe 50 angesteuert.
    [0015] Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, entspricht der Signalver¬ lauf X]_ (Rechteckspannung bei nicht angesteuertem Segment) demjenigen von Sτ_. Ist ein Segment dagegen angesteuert, so ergibt sich der Signalverlauf X2-. Im Normalfall, d.h. bei intaktem Segment, folgt die allmähliche Spannungsänderung aus dem Ladevorgang des Kondensators Segment/Rückelektrode der ausgezogenen Linie. Ist dagegen ein Segment defekt (Leitungsunterbrechung) , so ergibt sich ein bedeutend ra- scherer Pegelwechsel bei X2 (gestrichelte Linie) . Dieses
    [0016] Phänomen erlaubt es, durch Kontrolle des Pegels von X2 zum Zeitpunkt t]_ oder t2 das richtige Funktionieren des Seg¬ mentes zu prüfen. Die Zeitspanne zwischen einer Flanke der Rechteckspannung und t-[_ bzw. t2 ist empirisch zu ermitteln, sie beträgt beispielsweise einige MikroSekunden. Die beschriebene Ausführungsform prüft die Funktion der Anzeige im Zeitpunkt t^. In diesem Zeitpunkt haben die Signalleitungen X . X****., XE, X„ und G für alle intakten Segmente, ob angesteuert oder nicht, hohen Pegel (Kurven Xτ_ bzw. X2) d.h. das Ausgangssignal der Torschaltung 30 hat ebenfalls hohen Pegel (das gleiche gilt, wenn alle Signalleitungen tiefen Pegel haben) . Je nachdem, ob eine gerade oder ungerade Anzahl Segmente aktiviert ist, ergib sich dabei der Signalverlauf Y, (Pegel bei t-, schon hoch) oder Y2 (Pegel bei t*j_ noch hoch) . Liegt ein Fehler vor, s geschieht der Spannungspegelwechsel gemäss X2 in Figur 3 rascher, und im PrüfZeitpunkt liefert die TorSchaltung 30- ein Fehlersignal Y* von niedrigem Pegel (Kurven Y*, bzw. Y*2) .
    [0017] Der Monoflop liefert in jeder Periode der Oszillatorfre¬ quenz einen Rechteckimpuls Z, dessen fallende Flanke den Zeitpunkt t-, bildet (RC-Glied 46) und der am Takteingang des Flipflop 42 anliegt. Weist nun zum Zeitpunkt t*j_ der Setzeingang des Flipflop 42 hohen Pegel auf (Fehlersignal Y*, invertiert im Inverter 40), so wird vom Q-Ausgang die Fehlermeldelampe 50 angesteuert. Letztere kann durch Rück¬ setzen des Flipflop 42 mittels der Taste 48 manuell (oder mit Hilfe eines Zeitgliedes automatisch) wieder gelöscht werden.
    [0018] Die beschriebene Anordnung prüft durch Erzeugung des Ver¬ gleichs-Bits Y selbsttätig die Segmente auf richtiges Fun tionieren. Darüber hinaus detektiert sie durch die spe¬ zielle Kombination der Leitungen 28 mit der Torschaltung 30 auch noch Kurzschlüsse zwischen benachbarten Segmeten (Segmente A und G zum Tor 32, Segmente B und F zum Tor 34) die sonst eventuell verborgen bleiben könnten.
    [0019] 52 Mit einer PrüftasteΛkann die Funktion der Ueberwachungs¬ schaltung kontrolliert werden: Die Taste ist zwischen der Leitung 28 des Segmentes B und Erde eingefügt. Wird sie
    [0020] -BÜ
    [0021] ___ geschlossen; so erhält der betreffende Eingang des Tores 34 niedrigen Pegel, es resultiert ein künstliches Fehler¬ signal und die Lampe 50 muss aufleuchten, bis der Schalter 52 wieder geöffnet und die Rücksetzung 48 betätigt wird. Tut sie es nicht, so liegt ein Defekt in der Ueberwachungs¬ schaltung vor (TorSchaltung 30, Inverter 40, Flipflop 42 oder Lampe 50) .
    [0022] Die obige -ausführliche Beschreibung bezog sich auf eine einstellige Anzeige. Nachstehend soll noch anhand der Fi- gur 2 der weitaus häufigere Fall der mehrstelligen Anzeige erläutert werden. Da der Aufbau der Anordnung mit demjeni¬ gen der Figur 1 weitgehend übereinstimmt, sind insoweit auch die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
    [0023] Einer gemeinsamen Rückelektrode 12 sind vier Anzeigestufen 10 zugeordnet, die über Leitungen 14 von vier Decoder- Treiber-Stufen 18 simultan angesteuert werden (gemeinsamer Oszillator 22) . Jede Anzeigestufe 10 ist über Leitungen 28 mit einer Torschaltung 30 verbunden. Dem Oszillator 22 ist ferner wieder ein einstellbarer Monoflop 44, 46 und diesem ein Flipflop 42 mit Rückstelltaste 48 nachgeschaltet.
    [0024] Die bisher beschriebenen Elemente sind genau gleich aufge¬ baut wie in der Anordnung von Figur 1. Unterschiedlich ist die Rückelektrode 12 (hier gemeinsam für alle Anzeigestu¬ fen 10; genau so könnte jeder Anzeigestufe eine eigene Teil-Rückelektrode zugeordnet sein) . Ferner sind Takt- Leitungen 24 zu den einzelnen Decoder-Treiber-Stufen 18 vorgesehen. Die Datenleitungen zu letzteren (BCD-Eingänge) wurden nicht eingezeichnet.
    [0025] Die einzelnen Ausgänge Y der Torschaltungen 30 werden hier nicht invertiert, sondern direkt einer NAND-(NICHT-UND-) TorSchaltung 54 zugeführt, deren Ausgang am Setzeingang des Flipflop 42 anliegt. Diese Anordnung funktioniert im Prinzip genau gleich wie diejenige nach Figur 1, die Signalverläufe in Figur 3 treffen zu. Stets werden alle Segmente aller Dezimalen 10 gleichzeitig überprüft. Ergänzend zu bemerken ist jedoch, dass die Ueberwachungs¬ schaltung durch Verwendung des NAND-Tores 54 auch dann ein Fehlersignal abgibt, wenn sich gleichzeitig in mehre¬ ren Dezimalen ein Ausfall bzw. ein Kurzschluss ereignen sollte.
    [0026] Natürlich wäre es, falls erwünscht, auch möglich, bei In¬ kaufnahme des grösseren Aufwandes jeder Dezimalstelle eine eigene Kontrollampe zuzuordnen.
    [0027] Analog zur in Figur 1 gezeigten Prüftaste kann auch hier eine Prüf öglichkeit vorgesehen sein. Je nach den vorlie¬ genden Anforderungen kann man sich dabei auf die Prüfung nur der Kontrollampe 50 beschränken, auch die Torschaltung 54 oder aber auch alle Torschaltungen 30 mittels einer ode mehrerer Prüftasten in die Kontrolle einbeziehen.
    [0028] Die vorliegende Erfindung ist besonders von Bedeutung für die Anzeigen von Waagen, kann aber überall dort vorteilhaf angewendet werden, wo die -Sofortige Erkennung von Fehlern in Flüssigkristallanzeigen wichtig ist.
    [0029] Beispielsweise bei Waagen kann vorzugsweise auch die An¬ zeige des Vorzeichnes, so vorhanden, und/oder des Dezimal¬ punktes auf entsprechende Weise in die Ueberwachungsschal¬ tung einbezogen werden.
    [0030] Für Ziffemanzeigen genügt regelmässig die oben darge¬ stellte Kontrolle der fünf Segmente A, B, E, F und G, da der Ausfall der Segmente C oder D keine Fehlinterpretatio¬ nen von Ziffernanzeigen provoziert. Sollen jedoch alle Segmente überwacht werden, beispielsweise weil noch andere Symbole (Buchstaben u.a.) angezeigt werden sollen, so sind die Leitungen 14 der Segmente C und D mit. dem Hilfswider- stand 26 zu ergänzen und ist die TorSchaltung 30 entspre¬ chend zu erweitern. /' PURE " Gemäss dem Ausführungsbeispiel wird zum Zeitpunkt t-, die Kontrolle vorgenommen. In gleicher Weise ist der Zeitpunkt t2 geeignet. Es müsste in diesem Falle lediglich das NAND- Tor 54 in Figur 2 durch ein NOR-Tor mit nachfolgendem In- verter ersetzt und der Monoflop 44, 46 zur Bildung des Zeitpunktes t2 verwendet werden.
    [0031] Ferner wäre es möglich, die Kontrolle in beiden Zeitpunk¬ ten (t-j_ und t2) vorzunehmen. Es wären hierzu in Figur 2 ein weiterer Monoflop 44, 46 sowie ein weiterer Flipflop 42 und neben dem NAND-Tor 54 ©in NOR-Tor mit Inverter vorzusehen, wobei letzteres ebenfalls von allen SignalenΥ beaufschlagt würde und dem weiteren Flipflop vorgeschaltet wäre. Dem Mehraufwand stünde der Vorteil gegenüber, dass eine gewisse automatische Kontrolle der Tore 30 stattfände.
    [0032] Statt einer Kontrollampe 50 kann auch ein Blinken der An¬ zeige im Fehlerfall vorgesehen sein.
    [0033] Die erfindungsgemässe Methode erlaubt eine zeitgesteuerte, selbsttätige Ueberwachung, die die am häufigsten auftre¬ tenden Funktionsfehler zuverlässig erkennen lässt.
    权利要求:
    ClaimsAnsprüche
    1. Ein- oder mehrstellige Multiseg ent-Flüssigkristall- Anzeige, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Uebe wachung des kapazitiven Verhaltens von Segmenten.
    2. Anzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine die zu überwachenden Segmente im
    Rhythmus von deren Ansteuerung kontrollierende Tor¬ schaltung (30) und einen dieser nachgeordneten Fehler melder (42, 50) umfasst.
    3. Anzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Segmente mit den Eingängen verschiedener-
    Tore der Torschaltung (30) verbunden sind.
    4. Mehrere Dezimalen umf ssende Anzeige nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass den TorSchaltun¬ gen der einzelnen Dezimalen (30) eine weitere, gemein sa e TorSchaltung (54) nachgeordnet ist, welcher ein für alle Dezimalen gemeinsamer Fehlermelder (43, 50) nachgeschaltet ist.
    5. Anzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Torschaltung (54) ein NAND-Gatter und/ode ein NOR-Gatter mit Inverter ist.
    6. Anzeige nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch geken zeichnet, dass eine Taste (52) zur Prüfung der Funk¬ tion der Ueberwachungsschaltung vorgesehen ist.
    7. Anzeige nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadur gekennzeichnet, dass nur solche Segmente an die Ueber wachungsschaltung angeschlossen sind, deren Ausfall eine Mehrdeutigkeit der Anzeige bewirkt.
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    优先权:
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