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PATENTANSPRÜCHE
1. Gerät zur Anzeige eines Messwertes, mit einem digitalen Messschaltkreis, bei welchem Gerät sichtbare Anzeigeelemente die Grösse des Messwertes durch selektives Aufleuchten auf einem Anzeigefeld anzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeelemente (1, 2, 3) des Anzeigefeldes derart in einer geraden Reihe angeordnet sind, dass sie eine lineare Skala bilden, und dass sie bei einem Abfallen oder Ansteigen des Messwertes nacheinander aufleuchten bzw. erlöschen.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe nach je einer festen Anzahl gleicher Anzeigeelemente (1) je ein Anzeigeelement mit abweichendem Umriss (2, 3) aufweist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeelemente (2, 3) mit abweichendem Umriss aus Skalenmarken bestehen, von denen jede ihre eigene, bei Ansteuern aufleuchtende Ziffer besitzt.
4. Gerät gemäss Anspruch 3, mit einer Greazwertanzeige, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein entlang der Reihe bewegbarer Schieber (9) vorgesehen ist, der ein lichtempfindliches Element aufweist, das als Antwort zum Aufleuchten des Anzeigeelementes, auf welchem der Schieber 9 angeordnet ist, ein Grenzwertsignal abgibt.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem den niedrigsten absoluten Messwert aufweisenden Ende der Reihe zumindest eine vom digitalen Messschaltkreis gesteuerte, die Ziffern höherer Ordnung des Messwerts darstellende Ziffernanzeige (5) vorgesehen ist.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem genannten Ende der Reihe zumindest eine, vom digitalen Messschalkreis gesteuerte, die Polarität und/oder die Messbereichsüberschreitung und/oder den Dezimalpunkt des Messwertes angebende Anzeige vorgesehen ist.
Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Gerät zur Anzeige eines Messwertes, mit einem digitalen Messschaltkreis, bei welchem Gerät sichtbare Anzeigeelemente die Grösse des Messwertes durch selektives Aufleuchten auf einem Anzeigefeld anzeigen.
Bislang sind Messinstrumente als Zeigerinstrumente gebaut worden. In solchen Instrumenten wird die zu messende Grösse an einen Antrieb, beispielsweise eine Drehspule angelegt, die den Zeiger auf einer geeichten Skala in Abhängigkeit von dem Wert der zu messenden Grösse einstellt. Solche Zeigerinstrumente weisen den Vorteil auf, dass ein ungefährer Eindruck des Messwertes mit einem Blick erhalten wird und dass jeder zeitlichen Änderung des Messwertes gefolgt werden kann. Im Fall von schnellen Schwankungen des Messwertes kann eine gute Angabe des mittleren Wertes auch erhalten werden, und, vorausgesetzt, dass die Schwankungen nicht zu schnell irn Vergleich zu der Trägheit des Messintrumentes sind, ist es auch möglich, einen groben Eindruck vom Vorhandensein und dem Betrag dieser Schwankungen zu erhalten.
Ein weiterer Vorteil besteht im Fehlen aktiver Bauelemente insoweit, als eine grosse Empfindlichkeit nicht erforderlich ist. Von Nachteil sind jedoch die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Fehlern, die kleine Genauigkeit des Messinstrumentes selbst, der Zwang, sehr genau abzulesen, wobei es immer notwendig ist, die genaue Lage des Zeigers bezüglich der Skala zu schätzen, und die sehr begrenzte Möglichkeit, Schwankungen des Messwertes abzulesen.
Später sind Messinstrumente mit digitaler Anzeige entwikkelt worden, bei denen der Wert der Messgrösse direkt in Ziffern angezeigt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass die Genauigkeit des Messinstrumentes erheblich vergrössert werden kann so dass das Abschätzen beim Ablesen des Messinstrumentes nicht notwendig ist-, dass die Messinstrumente vergleichsweise unempfindlich gegenüber mechanischen Fehlern sind, und dass mit der Kombination von standardisierten Einheiten jede er wünschte Messfunktion und jeder erwünschte Messbereich er halten werden kann. Auch ist es ohne Schwierigkeiten möglich, eine Anzeige der Polarität der Messgrösse und beim Über schreiten des Messbereichs zu erhalten.
Jedoch ist es von Nach teil, dass das Ablesen schneller Schwankungen des Messwertes mit den Augen unmöglich wird, wenn ein und mehrere Anzeige ziffern sich schnell ändern, wobei diese Ziffern kaum oder nicht alle gelesen werden können. Auch ist es schwierig, einen Ein druck des Verlaufs eines sich langsam ändernden Messwertes zu erhalten, da die Geschwindigkeit, mit der er sich ändert und die
Richtung, die er jeweils einnimmt, nur in denjenigen Zeitspan nen festgestellt werden können, die zwischen den Wechseln der angezeigten Ziffern liegen, wobei dann auch erst aufgrund des jeweiligen Ziffernwechsels der Richtungssinn festgestellt wer den kann. Bei schwankenden Messwerten ist es unmöglich, mit den Augen den Bereich abzulesen, in welchem der Messwert schwankt.
Wegen dieser Vor- und Nachteile haben beide Arten von Messinstrumenten ihr eigenes Anwendungsgebiet gefunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messanzeigegerät bereitzustellen, das in einem grossen Umfange die Vorteile beider Arten von Messinstrumenten vereint, und ebenfalls in einem grossen Umfange die Nachteile beider Arten von Messinstrumenten vermeidet.
Ein solches Messwertanzeigegerät ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Die sichtbaren Anzeigelemente können mit der Skalenunterteilung der geeichten Skala für ein herkömmliches Zeigerinstrument korrespondieren und die Anzeigeelemente können, nachdem sie angesteuert worden sind, Licht emittieren, beispielsweise durch lichtemittierende Dioden (LED), Gasentladungslampen oder Glühlampen, oder sie können ihren Reflektions- oder Durchlasskoeffizienten bei Ansteuerung ändern, beispielsweise durch Flüssigkristalle.
Das Messwertanzeigegerät kann so gestaltet sein, dass für jeden Messwert nur ein einziges, dem Messwert entsprechendes Anzeigeelement in Erscheinung tritt (Punktskala, bei der das aufleuchtende Anzeigeelement der Spitze eines Zeigers entspricht) oder es kann derart geschaltet sein, dass alle Anzeigeelemente, die Werten unter dem momentanen angezeigten Messwert entsprechen, zuerst erscheinen und alle Anzeigeelemente, die zu Werten über dem Momentanmesswert gehören, danach erscheinen (Stangenskala, entsprechend der durch ein Quecksilberthermometer erhaltenen Darstellung). Die Ziffern höherer Ordnung des Messwertes, für die die Nachteile von Digital-Messinstrumenten weniger wichtig sind, sowie eine Anzeige für Polarität und/oder die Messbereichsüberschreitung können in der herkömmlichen Art, die für Digital-Messinstrumente üblich sind, angezeigt werden.
Die für diesen Zweck verwendeten Symbole sind vorzugsweise an dem unteren Ende der durch die sichtbaren Anzeigeelemente der Reihe gebildeten Skala angeordnet. Eine Ausführungsform des Messwertanzeigegerätes ist zum Erhalten einer einstellbaren Grenzwertanzeige ausgezeichnet geeignet, indem ein oder mehrere bewegliche Schieber verwendet werden, die längs der Reihe der sichtbaren Anzeigeelemente angeordnet werden können und lichtempfindliche Elemente aufweisen, die auf Änderungen beim Aufleuchten der Anzeigeelemente reagieren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Diese zeigt ein Anzeigefeld des erfindungsgemässen Gerätes in Frontalansicht.
Die Skala des Messwertanzeigegerätes weist eine Reihe elektrooptischer Anzeigeelemente 1 auf, deren Aufleuchten von der elektrischen Steuerung abhängt. Die Anzeigeelemente 1 können beispielsweise mit lichtemittierenden Dioden (LED),
Gasentladungslampen oder Glühlampen betrieben werden, wobei sie bei Ansteuerung aufleuchten, oder sie können aus Flüssigkristallen bestehen, deren optischer Reflektions- oder Durchlasskoeffizient von der elektrischen Steuerung abhängt, wobei sie sich von der Umgebung sichtbar abheben. Für das dargestellte Beispiel wird angenommen, dass die Anzeigeelemente 1 LED's sind.
Jedes fünfte Anzeigeelement 2 hat eine grössere Länge als die übrigen Anzeigeelemente 1 zum Anzeigen der Vielfachen von fünf. Die Anzeigeelemente 2 arbeiten in derselben Art wie die Anzeigeelemente 1. Jedes zehnte Anzeigeelement 3 ist nicht nur zum Anzeigen der Vielfachen von zehn länger als das Anzeigeelement 1, sondern wirkt mit seinem eigenen Ziffernanzeiger 4 zusammen, der die aufeinanderfolgenden Ziffern des betreffenden Vielfachen von zehn sichtbar macht. Die Anzeigeelemente 3 arbeiten in derselben Art wie die Anzeigeelemente 1 und 2.
Am linken Rand der durch die Anzeigeelemente 1, 2 und 3 gebildeten Skala, die nach rechts Zahlen zunehmender Grösse zeigt, ist eine Ziffernanzeige 5 angeordnet, die in dem Ausführungsbeispiel als Sieben-Segment-Anzeige dargestellt ist. Diese Ziffernanzeige 5 weist rechts von der Ziffernsegmenten einen Dezimalpunkt und links von dem Ziffernsegment ein Minus Zeichen und darüber eine Bereichsüberschreitungsanzeige auf.
Die Sieben-Ziffernsegmente, der Dezimalpunkt, das Minuszeichen und die Bereichsüberschreitungsanzeige können wieder mit LED's, Gasentladungs-, Glühlampen oder Flüssigkristallen ausgerüstet sein.
Falls erwünscht, können mehrere Ziffernanzeigen 5 zum Anzeigen von mehr als einer Ziffer nebeneinander angeordnet sein.
In der dargestellten Ausführungsform ist davon ausgegangen worden, dass der momentane Messwert 3,42 und die Polarität positiv ist, und dass eine Bereichsüberschreitung nicht stattgefunden hat. Infolgedessen heben sich die dick gezeichneten Segmente deutlich von der Umgebung ab und zeigen den ganzzahligen Teil des Messwertes, hier 3, an. Ebenso hebt sich der danebenstehende Punkt von der Umgebung ab und zeigt den Dezimalpunkt an. Die mit 6 bezeichnete Ziffernanzeige oder Marke hebt sich ebenfalls von der Umgebung ab und zeigt die 1.
Stelle nach den Komma, des Messwertes, hier 4, an; ebenso hebt sich das zweite Anzeigeelement 1 rechts daneben von der Umgebung ab und gibt die 2. Stelle nach dem Komma, hier 2, an. Wenn der Messwert langsam anwächst, erlangt dieses zweite Anzeigeelement 1 rechts neben der die Ziffer 4 anzeigenden Marke 6 wieder seinen anfänglichen Zustand, bei dem es sich nicht von der Umgebung abhebt, und an seiner Stelle erscheint das dritte Element 1 rechts neben der Marke 6 und hebt sich von der Umgebung ab. Sobald der Messwert 3,50 erreicht, erlangt die Marke 6 wieder ihren anfänglichen Zustand, sie erlischt, unterscheidet sich also nicht mehr von der Umgebung; hingegen leuchtet die Marke 7, die die Ziffer 5 anzeigt, auf. Für einen abnehmenden Messwert läuft der Vorgang im umgekehrten Sinne ab.
Die Steuerung der Ziffernsegmente des Ziffernanzeigers 5, des Dezimalpunkts, des Minuszeichens und der Bereichsüberschreitungsanzeige ist von herkömmlicher Art.
Vorstehend ist dargelegt worden, dass zu jedem Zeitpunkt nur ein einziges Anzeigeelement 1, 2 und 3 in einer sich von der Umgebung unterscheidenden Art und Weise in Erscheinung tritt. Die betreffende Marke gleicht dabei der Spitze des Zeigers eines Zeigerinstruments.
Jedoch kann die Anordnung auch so eingerichtet werden, lass alle Anzeigeelemente entweder links oder dann rechts von iem den momentanen Messwert anzeigenden Anzeigeelement in einer sich von der Umgebung unterscheidenden Art in Er Erscheinung treten.
In diesem Fall wird eine der Quecksilbersäule eines Ther mometers entsprechende Anzeige erhalten, bei der der Übergang zwischen den Anzeigeelementen, die sich von der Umge bung abheben und jenen, die sich nicht abheben, den Messwert anzeigt.
Ein Messwertanzeigegerät der beschriebenen Art ist eine günstige Vereinigung einer digitalen und einer analogen Darstellung. Mit Ausnahme der Ziffer niedrigster Ordnung des momentanen Messwertes werden alle Ziffern des Messwertes direkt und digital dargestellt, so dass sie mit einem Blick abgele sen werden können. Die Ziffer zweitniedrigster Ordnung des momentanen Messwertes wird nicht nur digital, sondern auch analog dargestellt (da der Ort, an welchem die Ziffer angeordnet ist, von dem Wert dieser Ziffer abhängt). Die Ziffer niedrig roter Ordnung des Messwertes ist ausschliesslich in analoger Art dargestellt.
Wenn der Messwert schwankt, ändert sich die Anzeige der Elemente 1, 2, 3 entsprechend, die sich von der Umgebung abheben. Jede von ihnen hebt sich von der Umgebung deshalb nur während eines Teils der Zeit ab, wobei der Bereich, innerhalb dem der Messwert schwankt, mit oder ohne von der Fre quenz der Schwankung abhängigem Flimmern beobachtet werden kann.
Ein Messwertanzeigegerät der beschriebenen Art ist sehr zur zur Anzeige von Grenzwerten geeignet, und zu diesem Zweck kann eine Schiene oder ein Schlitz 8 längs der Skala vorgesehen sein, längs der zwei oder mehr Schieber 9 bewegt werden können. Jeder dieser Schieber trägt ein lichtempfindli Shes Element (beispielsweise eine Fotodiode), die ein Grenzvertsignal abgibt, sobald das darunterliegende Anzeigeelement 1, 2 oder 3 in sich von der Umgebung unterscheidender Art in Erscheinung tritt. Dies kann sehr leicht bewerkstelligt werden, yeil die Anzeigeelemente 1, 2, 3 aufleuchten, da sie mit LED's, Jasentladungs- oder Glühlampen versehen sind.
Es ist aber luch möglich, dass die Anzeigeelemente 1, 2, 3 einen von der steuerung abhängigen optischen Durchlass- oder Reflektions çoeffizienten aufweisen, beispielsweise wenn Flüssigkristalle verwendet werden, vorausgesetzt, dass genügend Umgebungsicht oder eine Lichtquelle vorhanden ist.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1.Device for displaying a measured value, with a digital measuring circuit, in which device visible display elements indicate the size of the measured value by selectively lighting up on a display panel, characterized in that the display elements (1, 2, 3) of the display panel are arranged in such a straight row are arranged so that they form a linear scale and that they light up or go out one after the other when the measured value falls or rises.
2. Device according to claim 1, characterized in that the row has a display element with a different outline (2, 3) after a fixed number of identical display elements (1).
3. Device according to claim 2, characterized in that the display elements (2, 3) with a different outline consist of scale marks, each of which has its own number that lights up when actuated.
4. Apparatus according to claim 3, having a greaz value display, characterized in that at least one slide (9) which is movable along the row is provided and has a light-sensitive element which, in response to the lighting up of the display element on which the slide 9 is arranged, emits a limit signal.
5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at the end of the row having the lowest absolute measured value at least one numerical display (5) is provided which is controlled by the digital measuring circuit and represents the higher order digits of the measured value.
6. Apparatus according to claim 5, characterized in that at the said end of the row there is at least one display which is controlled by the digital measuring circuit and which indicates the polarity and / or the exceeding of the measuring range and / or the decimal point of the measured value.
The object of the present invention is a device for displaying a measured value, with a digital measuring circuit, in which device visible display elements indicate the size of the measured value by selectively lighting up on a display field.
So far, measuring instruments have been built as pointer instruments. In such instruments, the quantity to be measured is applied to a drive, for example a moving coil, which adjusts the pointer on a calibrated scale depending on the value of the quantity to be measured. Such pointer instruments have the advantage that an approximate impression of the measured value is obtained at a glance and that any change in the measured value over time can be followed. In the case of rapid fluctuations in the measured value, a good indication of the mean value can also be obtained, and, provided that the fluctuations are not too fast compared to the inertia of the measurement instrument, it is also possible to get a rough impression of the presence and the amount to get these fluctuations.
Another advantage is the lack of active components insofar as a high sensitivity is not required. However, the disadvantages are the sensitivity to mechanical errors, the small accuracy of the measuring instrument itself, the compulsion to read very precisely, whereby it is always necessary to estimate the exact position of the pointer in relation to the scale, and the very limited possibility of fluctuations in the measured value read.
Later, measuring instruments with a digital display were developed, in which the value of the measurand is displayed directly in digits. The advantage here is that the accuracy of the measuring instrument can be significantly increased so that it is not necessary to estimate when reading the measuring instrument - that the measuring instruments are comparatively insensitive to mechanical errors, and that with the combination of standardized units, every desired measuring function and any desired measuring range can be maintained. It is also possible without difficulty to obtain an indication of the polarity of the measured variable and when the measuring range is exceeded.
However, it is of late that it is impossible to read rapid fluctuations in the measured value with the eyes if one or more digits change rapidly, and these digits can hardly or not all be read. It is also difficult to get an impression of the course of a slowly changing measured value, since the speed at which it changes and the
Direction, which he takes in each case, can only be determined in those time spans that lie between the changes in the displayed digits, with the sense of direction only then being determined based on the respective digit change. If the measured values fluctuate, it is impossible to read with the eyes the area in which the measured value fluctuates.
Because of these advantages and disadvantages, both types of measuring instruments have found their own field of application.
The invention has for its object to provide a measurement display device that combines the advantages of both types of measuring instruments to a large extent, and also largely avoids the disadvantages of both types of measuring instruments.
According to the invention, such a measured value display device is characterized by the features of claim 1.
The visible display elements can correspond to the scale subdivision of the calibrated scale for a conventional pointer instrument and the display elements can, after they have been driven, emit light, for example by means of light-emitting diodes (LED), gas discharge lamps or incandescent lamps, or they can add their reflection or transmission coefficients Change control, for example using liquid crystals.
The measured value display device can be designed in such a way that for each measured value only a single display element corresponding to the measured value appears (point scale, in which the illuminated display element corresponds to the tip of a pointer) or it can be switched in such a way that all display elements, the values below correspond to the currently displayed measured value, appear first and all display elements that belong to values above the instantaneous measured value then appear (rod scale, corresponding to the representation obtained by a mercury thermometer). The higher order digits of the measured value, for which the disadvantages of digital measuring instruments are less important, as well as an indication of polarity and / or the exceeding of the measuring range can be displayed in the conventional way, which is common for digital measuring instruments.
The symbols used for this purpose are preferably arranged at the lower end of the scale formed by the visible display elements of the row. One embodiment of the measurement display device is excellently suited for obtaining an adjustable limit value display by using one or more movable slides which can be arranged along the row of the visible display elements and have light-sensitive elements which react to changes in the lighting of the display elements.
Further details and advantages of the invention result from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. This shows a display field of the device according to the invention in a front view.
The scale of the measured value display device has a series of electro-optical display elements 1, the lighting of which depends on the electrical control. The display elements 1 can for example be equipped with light emitting diodes (LED),
Gas discharge lamps or incandescent lamps are operated, they light up when actuated, or they can consist of liquid crystals, the optical reflection or transmission coefficient of which depends on the electrical control, whereby they stand out visibly from the environment. For the example shown, it is assumed that the display elements 1 are LEDs.
Every fifth display element 2 has a greater length than the remaining display elements 1 for displaying the multiples of five. The display elements 2 work in the same way as the display elements 1. Each tenth display element 3 is not only longer than the display element 1 for displaying the multiples of ten, but also interacts with its own number indicator 4, which shows the successive digits of the relevant multiple of ten makes. The display elements 3 work in the same way as the display elements 1 and 2.
On the left edge of the scale formed by display elements 1, 2 and 3, which shows numbers increasing in size to the right, there is a numerical display 5, which is shown in the exemplary embodiment as a seven-segment display. This numerical display 5 has a decimal point to the right of the number segments and a minus sign to the left of the number segment and a range-out display above it.
The seven-digit segments, the decimal point, the minus sign and the out-of-range display can again be equipped with LEDs, gas discharge lamps, incandescent lamps or liquid crystals.
If desired, a plurality of digit displays 5 can be arranged side by side to display more than one digit.
In the illustrated embodiment, it has been assumed that the current measured value 3.42 and the polarity are positive and that the range has not been exceeded. As a result, the thickly drawn segments stand out clearly from the surroundings and show the integer part of the measured value, here 3. Likewise, the adjacent point stands out from the surroundings and shows the decimal point. The numerical display or mark labeled 6 also stands out from the surroundings and shows 1.
Place after the comma, the measured value, here 4; Likewise, the second display element 1 on the right stands out from the surroundings and indicates the 2nd digit after the decimal point, here 2. If the measured value increases slowly, this second display element 1 to the right of the mark 6 displaying the number 4 regains its initial state in which it does not stand out from the environment, and the third element 1 appears to the right of the mark 6 and stands out from the environment. As soon as the measured value reaches 3.50, the mark 6 regains its initial state, it goes out, and therefore no longer differs from the surroundings; however, mark 7, which indicates the number 5, lights up. For a decreasing measured value, the process runs in the opposite direction.
The control of the number segments of the number indicator 5, the decimal point, the minus sign and the out-of-range display is conventional.
It has been explained above that only a single display element 1, 2 and 3 appears at any time in a manner that differs from the surroundings. The mark in question resembles the tip of the pointer of a pointer instrument.
However, the arrangement can also be set up in such a way that all display elements appear either to the left or then to the right of the display element displaying the current measured value in a manner that differs from the environment.
In this case, a display corresponding to the mercury column of a thermometer is obtained, in which the transition between the display elements which stand out from the surroundings and those which do not stand out shows the measured value.
A measured value display device of the type described is a favorable combination of a digital and an analog display. With the exception of the lowest order digit of the current measured value, all digits of the measured value are displayed directly and digitally so that they can be read at a glance. The second lowest digit of the current measured value is not only displayed digitally, but also in analog form (since the location where the digit is located depends on the value of this digit). The number in low red order of the measured value is shown exclusively in an analog manner.
If the measured value fluctuates, the display of elements 1, 2, 3 changes accordingly, which stand out from the surroundings. Each of them therefore only stands out from the surroundings for part of the time, and the area within which the measured value fluctuates can be observed with or without flicker dependent on the frequency of the fluctuation.
A measured value display device of the type described is very suitable for displaying limit values, and for this purpose a rail or a slot 8 can be provided along the scale, along which two or more slides 9 can be moved. Each of these sliders carries a photosensitive element (for example a photodiode) which emits a limit signal as soon as the underlying display element 1, 2 or 3 appears in a manner which differs from the environment. This can be done very easily by illuminating the display elements 1, 2, 3, since they are provided with LEDs, jas discharge lamps or incandescent lamps.
However, it is also possible that the display elements 1, 2, 3 have a control-dependent optical transmission or reflection coefficient, for example if liquid crystals are used, provided that there is sufficient ambient light or a light source.