ELECTRICAL EQUIPMENT WITH A CIRCUIT ARRANGEMENT TO SHOW SEVERAL OPERATING MODES USING DIODES

Abstract: 1. An electrical device with a circuit arrangement for displaying a plurality of operating states by luminescence diodes (LED1 ... LEDn) connected in series to a current supply device (UB1 ), where each luminescence diode is assigned a controllable switching device whose switching path (T1 ... Tn) is connected in parallel to the luminescence diode, and whose control input is connected to a respective output of the electric device (IC), characterised in that the switching path and control input of the switching device are mutually isolated electrically, and that a respective voltage limiter (D1 ... Dn) is connected in parallel with each luminescence diode.

Description: Elektrisches Gerät mit einer Schaltungsanordnung zur Anzeige mehrerer Betriebszustände durch Leuchtdioden Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einer Schaltungsanordnung zur Anzeige mehrerer Betriebszustände durch Leuchtdioden, die in Reihe geschaltet und an eine Stromversorgungseinrichtung angeschlossen sind, wobei jeder Leuchtdiode eine steuerbare Schalteinrichtung zugeordnet ist, deren Schaltstrecke parallel zur Leuchtdiode und deren Steuereingang an jeweils einen Ausgang des elektrischen Gerätes angeschlossen ist. Ein derartiges Gerät ist in RPB-electronic-taschenbücher; Nr. 164, 1982 (H. Schreiber: "50 Hobbyschaltungen mit Leucht dioden) auf Seite 45 beschrieben. Bei der bekannten Anordnung wird eine Kette von in Serie geschalteten Leuchtdioden von einer Betriebsspannungsquelle mit einem durch einen Transistor konstant gehaltenen Strom gespeist. Jeder Leuchtdiode ist als steuerbare Schalteinrichtung jeweils ein Transistor mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke als Schaltstrecke parallel geschaltet, wobei die Basis als Steuereingang über einen Basiswiderstand mit jeweils einem Ausgang eines Digitalspeichers verbunden ist. In dem Digital speicher, der ebenfalls an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, sind die Betriebszustände gespeichert. Gemäss dem anzuzeigenden Betriebszustand steuert der entsprechende Ausgang des Digital speichers den zugeordneten Transistor an, so dass dieser entweder sperrt oder leitet. Bei sperrendem Transistor leuchtet die parallel geschaltete Leuchtdiode wegen des durch sie fliessenden Konstantstromes, während bei durchgeschaltetem Transistor dieser die Leuchtdiode kurzschliesst, so dass sie nicht leuchtet. Wird eine Leuchtdiode infolge eines Defektes hochohmig und befindet sich der parallel geschaltete Transistor in sperrendem Zustand, so hat dies eine Unterbrechung der Stromversorgung für die übrigen Leuchtdioden und damit deren Ausfall als Anzeigeelemente zur Folge. Die Anzahl der bei dem bekannten Gerät einsetzbaren Leuchtdioden ist begrenzt, weil die Summe der Durchlassspannungen der Leuchtdioden die Höhe der Betriebsspannung nicht übersteigen kann und wegen der Spannungsversorgung des Digitalspeichers durch die Betriebsspannung deren maximale Höhe durch die maximal zulässige Versorgungsspannung des Digitalspeichers festgelegt ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät mit einer Schaltungsanordnung zur Anzeige mehrerer Betriebszustände durch Leuchtdioden anzugeben1 das sich durch eine besonders hohe Funktionssicherheit auszeichnet und bei dem die Zahl der anzeigbaren Betriebszustände beliebig hoch wählbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem Gerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss die Schalteinrichtung eine Schalteinrichtung mit galvanischer Trennung von Schaltstrecke und Steuereingang; parallel zu jeder Leuchtdiode ist eine Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung geschaltet. Die galvanische Trennung der Schaltstrecke von dem Steuereingang innerhalb jeder Schalteinrichtung bietet den Vorteil, dass die Spannung der Stromversorgungseinrichtung für die in Reihe geschalteten Leuchtdioden und damit die Anzahl der die Betriebszustände anzeigenden Leuchtdioden beliebig hoch gewählt werden kann, ohne dass spannungsmässig eine Anpassung an die Ausgänge des elektrischen Gerätes vorgenommen werden muss. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Gerätes besteht in den Vorrichtungen zur Spannungsbegrenzung, die jeder Leuchtdiode parallel geschaltet sind. Ist nämlich eine Leuchtdiode infolge eines Defektes hochohmig und die parallele Schaltstrecke der zugeordneten Schalteinrichtung geöffnet, so übernimmt die Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung anstelle der defekten Leuchtdiode den Strom und begrenzt die Spannung an der offenen Schaltstrecke. Weiterhin schützen die Vorrichtungen zur Spannungsbegrenzung die Leuchtdioden vor zu hohen Spannungen, so dass auf eine Speisung der in Reihe geschalteten Leuchtdioden durch einen Konstantstrom verzichtet werden kann. Statt dessen genügt für die Stromversorgungseinrichtung der Leuchtdioden eine Spannungsquelle mit strombegrenzendem Vorwiderstand. Sind nämlich alle Schaltstrecken der Schalteinrichtungen bis auf eine geschlossen, so wird der Strom durch die Leuchtdiode, die parallel zu der offenen Schaltstrecke liegt, nur noch durch den Vorwiderstand der Stromversorgung begrenzt, was eine Überlastung der Leuchtdiode zur Folge hätte. In diesem Fall übernimmt die entsprechende Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung einen Teil des Stromes und begrenzt die Spannung an der Leuchtdiode. Als steuerbare Schalteinrichtungen können beispielsweise Relais eingesetzt werden. Bei einer u. a. der Kosten wegen vorteil haften Ausführungsform des erfindungsgemässen elektrischen Gerätes besteht jede Schalteinrichtung aus einem Optokoppler; dieser ist ausgangsseitig mit seiner Schaltstrecke parallel zu der jeweiligen Leuchtdiode geschaltet und an seinem Steuereingang mit dem jeweiligen Ausgang des elektrischen Gerätes verbunden. Als Vorrichtungen zur Spannungsbegrenzung finden vorteilhafterweise Zenerdioden Verwendung, die jeweils antiparallel zur jeweiligen Leuchtdiode geschaltet sind. Dabei sind die Zener spannungen der Zenerdioden grösser als die Durchbruchsspannungen der jeweils parallel geschalteten Leuchtdioden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das elektrische Gerät eine Speichervorrichtung enthält, in der die anzuzeigenden Betriebszustände gespeichert sind und an deren Ausgänge die steuerbaren Schalteinrichtungen mit ihren Steuereingängen angeschlossen sind. Wenn die Speichervorrichtung von einem Mikroprozessor gesteuert wird, braucht der Mikroprozessor nur bei Änderung der Betriebszustsände auf die Speichervorrichtung zuzugreifen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen elektrischen Geräts in Einschubtechnik weisen die Einschübe eine oder mehrere der Leuchtdioden und jeweils einen Widerstand in einer derartigen elektrischen Verbindung mit der Steckeinrichtung des jeweiligen Einschubs auf, dass im gesteckten Zustand der Einschübe die Leuchtdioden aller Einschübe in Reihe geschaltet und die Widerstände parallel zu einem Vorwiderstand geschaltet sind, der zusammen mit einer Spannungsquelle die Stromversorgungseinrichtung bildet. Der Strom durch sämtliche dann in Reihe geschaltete Leuchtdioden und die Helligkeit ihres Leuchtens ist unabhängig von der Zahl der gesteckten Einschübe, weil die Parallelschaltung der Widerstände zu dem Vorwiderstand der strombegrenzenden Wirkung der Reihenschaltung der Leuchtdioden entgegenwirkt. Zur Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen elektrischen Gerätes und in Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemassen elektrischen Gerätes in Einschubtechnik dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist eine Kette von Leuchtdioden LED1 bis LEDn an eine Stromversorgungseinrichtung mit dem Widerstand R und der Betriebsspannung UBl angeschlossen. Jeder Leuchtdiode LED1 bis LEDn ist jeweils eine Zenerdiode D1 bis Dn als Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung und ein Optokoppler T1 bis Tn mit seiner ausgangsseitigen Kollektor-Emitter-Strecke als Schaltstrecke parallel geschaltet. Jeder Optokoppler T1 bis Tn ist mit der Kathode seines Steuereingangs über einen Widerstand R1 bis Rn mit jeweils einem Ausgang einer Speichervorrichtung bestehend aus dem Digitalspeicher IC verbunden, während die Anode eines jeden Optokopplers T1 bis Tn an die Versorgungsspannung UB2 des Digital speichers IC angeschlossen ist. Gemäss dem anzuzeigenden Betriebszustand steuert der entsprechende Ausgang des Digitalspeichers IC den ihm zugeordneten der Optokoppler Tl bis Tn an, so dass dessen ausgangsseitige Kollektor-Emitter-Strecke entweder sperrt oder leitet. Bei sperrender Kollektor-Emitter Strecke leuchtet die parallel geschaltete Leuchtdiode wegen des durch sie fliessenden Stromes auf, während bei durchgeschaltetem Optokoppler dieser die parallel liegende Leuchtdiode kurzschliesst, so dass sie nicht leuchtet. Ist eine der Leucttdioden LEDI bis LEDn infolge eines Defektes hochohmig und befindet sich der parallel liegende Optokoppler in einem sperrenden Zustand, so begrenzt die jeweils parallel geschaltete ;'enerdiode die Spannung an der Kollektor-Emitter-Strecke des Cptokopplers und übernimmt anstelle der Leuchtdiode den Strom. Das hat zur Folge, dass die Stromversorgung der übrigen Leuchtdioden und damit deren Anzeigefunktion aufrechterhalten blei':. Bei den Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist das elektrische Gerät in Einschubtechnik ausgeführt In der Figur sind vier Steckp ätze für Einschübe dargestellt, bei denen jeweils bis zu secls Betriebszustände durch Leuchtdioden anzeigbar sind. Der Einschub Ei enthält eine Funktionseinheit Fl des elek trischen Gerätes, die über eine Steckvorrichtung S1 mit dem Systembus BUS des elektrischen Gerätes verbunden ist. Zur Anzeige der Betriebszustände der Funktionseinheit F1 sind Leuchtdioden LED11, LED12 und LED13 in Reihe geschaltet und liegen über Steckverbindungen S10, S11, S12 und S13 parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken von nicht dargestellten Optokopplern, die Bestandteile eines in Figur 1 dargestellten Teils 1 des elektrischen Gerätes sind. Der Einschub Ei enthält weiterhin einen Widerstand R11, der über Steckverbindungen S17 und S18 parallel zu dem Vorwiderstand R einer Stromversorgungseinrichtung mit der Betriebsspannung UB1 geschaltet ist. Zwei weitere Einschübe E2 und E3 sind entsprechend dem Einschub El aufgebaut: Die Funktioneinheiten F2 bzw. F3 sind über Steckverbindungen S2 bzw. S3 mit dem Systembus BUS verbunden und die Widerstände R20 bzw. R30 über Steckverbindungen S27 und S28 bzw. S37 und S38 parallel zu dem Vorwiderstand R der Stromversorgungseinrichtung geschaltet. Der Einschub E2 enthält eine Leuchtdiode LED21, und der Einschub E3 weist zwei Leuchtdioden LED31 und LED32 auf, die mit Hilfe der Steckvorrichtungen S20 und S21 bzw. S30, S31 und S32 parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken von hier nicht dargestellten Optokopplern des Teils 1 des elektrischen Gerätes geschaltet sind. Sämtliche Leuchtdioden sind über die Steckverbindungen S16, S26 und S36 in Reihe geschaltet und mit Hilfe der Steckverbindungen SIO und S40 an die Stromversorgungseinrichtung mit der Betriebsspannung UB1 und dem Vorwiderstand R angeschlossen. Die Informationen über die Betriebszustände der Funktionseinheiten Fl, F2 und F3 gelangen über den Systembus BUS in einen nicht dargestellten Digital speicher, der in dem Teil 1 des elektrischen Gerätes enthalten ist. Der Digital speicher steuert gemäss dem anzuzeigenden Betriebszustand über die Optokoppler die Helligkeit der Leuchtdioden. Zur Steuerung des Digital speichers IC und der Funktionseinheiten F1 bis F3 kann an den Systembus BUS ein in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellter Mikroprozessor angeschlossen sein. 2 Figuren 5 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Elektrisches Gerät mit einer Schaltungsanordnung zur Anzeige mehrerer Betriebszustände durch Leuchtdioden, die in Reihe geschaltet und an eine Stromversorgungseinrichtung angeschlossen sind, wobei jeder Leuchtdiode eine steuerbare Schalteinrichtung zugeordnet ist, deren Schaltstrecke parallel zur Leuchtdiode und deren Steuereingang an jeweils einen Ausgang des elektrischen Gerätes angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schalteinrichtung eine Schalteinrichtung mit galvanischer Trennung von Schaltstrecke und Steuereingang ist und dass parallel zu jeder Leuchtdiode eine Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung geschaltet ist. 2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede Schalteinrichtung ein Optokoppler ist. 3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede Vorrichtung zur Spannungsbegrenzung aus einer Zenerdiode besteht. 4. Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Anspruche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das elektrische Gerät eine Speichervorrichtung enthält, in der die anzuzeigenden Betriebszustände gespeichert sind und an deren Ausgänge die Steuereingänge der Schalteinrichtungen angeschlossen sind. 5. Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche in Einschuptechnik, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einschübe eine oder mehrere der Leuchtdioden und jeweils einen Widerstand in einer derartigen elektrischen Verbindung mit der Steckeinrichtung des jeweiligen Einschubs aufweisen, dass im gesteckten Zustand der Einschübe die Leuchtdioden aller Einschübe in Reihe geschaltet und die Widerstände parallel zu einem Vorwiderstand geschaltet sind, der zusammen mit einer Spannungsquelle die Stromversorgungseinrichtung bildet.

Inventors: RIEGER, PETER, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: G09F9
IPC codes: H05B33, G01R19