CN103256973A - 用于产生显示器显示值的方法 - Google Patents

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CN103256973A CN2012105993238A CN201210599323A CN103256973A CN 103256973 A CN103256973 A CN 103256973A CN 2012105993238 A CN2012105993238 A CN 2012105993238A CN 201210599323 A CN201210599323 A CN 201210599323A CN 103256973 A CN103256973 A CN 103256973A
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Abstract

本发明涉及一种在使用秤(3)、特别是厨房磅秤进行重量测量时产生显示器显示值的方法，其中，将按照时间顺序数字地采集的重量值以其采集顺序写入到第一寄存器(13)中，其中，还将在第一寄存器(13)中包含的值还以规定的顺序分别传输到第二寄存器(15)中，在该第二寄存器(15)中进行这些值的排序并且确定排序后的值的中间值(17，22)，然后使用第二寄存器(15)的中间值(17，22)作为显示值。为了在特别是就硬件方面的小的开销的情况下给出具有良好的滤波器作用的上述类型的方法，建议仅仅将第一寄存器(13)的值的一部分传输到第二寄存器(15)中，其中，取决于第一寄存器(13)的值的值上升按照其登入第一寄存器(13)的顺序确定被传输的部分。

Description

用于产生显示器显示值的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在使用秤，特别是厨房磅秤进行重量测量时产生显示器显示值的方法，其中，将按照时间顺序数字地采集的重量值以其采集顺序写入到第一寄存器中，其中，还将在第一寄存器中所包含的值以规定的顺序分别传输到第二寄存器中，在该第二寄存器中进行这些值的排序并且确定排序的值的中间值，然后使用第二寄存器的中间值作为显示值。
背景技术
上述类型的方法已经公知。该方法特别在秤、特别是用于家务领域的电子秤的情况下、还特别是在厨房磅秤的情况下得到应用。借助该方法产生形式为重量值的显示器显示值，由此优选进行数字化了的模拟信号，例如重量信号的平滑。关于这点另外还公知用于滤波模拟信号的简单的中值滤波器的应用，其细分任意的数据流并且将各个部分为继续处理而在自身内排序，并且减少到其中值。这极大地减少数据量并且滤波短暂的干扰。具有低通特征的滤波器的平滑作用优选通过大量已知的算法实现，例如Butterworth、Bassel、Chebychev等。此外，已知多级滤波器，其通过信号变化的特性检验确定滤波器应该怎样表现。以这种方式能够加强或者削弱平滑的作用。因为平滑自身始终与输出信号的动态成反比，所以存在一种复杂的关系，通过该关系能够广泛并取决于情况地影响信号特性。与该软件滤波器无关，电气模拟信号自身也可以通过硬件电路滤波。这以简单的、无源的RC组件开始并且导致具有运算放大器等的任意复杂的电路。这些电路绝大部分对于其特性仅可在电路设计期间影响，而不是在运行期间。
单级的中值滤波器是非自适应的。其自身不能与信号特性的变化匹配。于是信号的快速的或者大的变化在显示中迟钝地作用，或者不足以滤波小的变化。缺乏匹配恰好在家务设备中引起使用中的不舒适。许多单级的和特别是多级的滤波器产生大量的具有复杂的判断逻辑和高的计算开销的源代码。必须以相应的功率能力设计电子器件硬件，以便能够以提供的速度处理滤波。特别在用多任务加载的系统中数据准备的副任务增长到大的功率因子。由此其可能确定地对于控制器或者处理器的功率级和费用起作用。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明要解决的技术问题在于，提供一种上述类型的方法，其具有在特别关于硬件的小的开销中的良好的滤波作用。
上述技术问题的可能的解决方案由在方法中的第一发明思想给出，其根据下述内容安排，即，仅仅将第一寄存器的值的一部分传输到第二寄存器中，其中，取决于第一寄存器的值的值上升以其向第一寄存器内登录的顺序来确定被传输的部分。根据这种结构特别在用秤进行重量测量时给出一种用于产生显示器显示值的改进的方法。取决于先前的测量值的变化速度将不同数目的测量值引入到滤波。以这种方式特别能够影响测量值显示的延迟和上升速度。优选这通过中值滤波器的原理与自适应滤波的多级性的组合来解决。动态的中值滤波器用于阻尼以前的模拟的、模/数变换的测量信号，以便保证舒适地读取时间上变化的信号。该信号由于其噪声分量经受自然波动并且通过机械的和电磁的影响反映另外的干扰。然而对于用户仍然指示固定的信号，该信号给用户显示特别是称重过程的精确的起始值和终值，而不反映暂时的波动。中值滤波器具有关于这点的平滑的影响并且能够优选通过动态化与信号的变化速度相匹配。该匹配在具有每秒仅几次更新的非常慢的数据率的情况下特别有效。为此确定中间值(中值)，即与最大值和最小值分别等距的值。通过第二寄存器中的排序该中值再次位于排序字段的索引区的中间。该计算优选在每一循环内进行，其中已确定的中值在继续运行中优选用于在显示器上输出结果。与第一次排序和中值的确定无关，优选在数据输入端寄存器(第一寄存器)中进行值历史的动态检验，其中形成预定的量的相邻的值的差。这始终以当前值和先前的循环的值开始并且之后以上升的索引继续。取决于动态检验的结果，算法优选缩短第二寄存器的排序字段，以便提高滤波器的动态。相应地认识到，在用于显示重量测量的方法的情况下重量在先前的步骤中恒定地变化，从而明显执行能够快速显示的较大的值变化。在此，动态提升取决于第一和第二寄存器的两个滤波器长度以及取决于它们的差。
下面，在附图说明中通常在其与权利要求1的内容或者与其他的权利要求的特征的优选对应中对本发明的另外的特征进行解释。但是其也可以在仅与权利要求1或与各个另外的权利要求的各个特征的对应中或者分别独立地具有意义。
在一种优选的扩展中，采用第二寄存器中的预先规定的寄存器位置的值在进行排序后作为中间值。通过在第二寄存器中排序，该中间值在优选奇数个存储器位置的情况下在第一以及第二寄存器中都排列在排序字段的索引区的中间并且能够相应恒定地寻址和读出。
进一步优选地，将值上升作为绝对值计算。通过借助绝对值的计算，既采集大于也采集小于先前采集的值的值。相应地采集值变化的两个方向。此外，优选检验写入第一寄存器的值或者其变化量(
Figure BSA00000865713100031
)并且取决于该变化量改变数目，特别是第二寄存器中的寄存器值的数目。与此相关还优选比较该变化量与阈值，并且在超过阈值时改变第二寄存器的长度。相应优选地将差的绝对值与预先给定的阈值(在几克的范围内在对于厨房磅秤应用本方法的情况下)相比较并且进一步优选地传送到与逻辑运算器。如果阈值在所有的情况下都被超过，则该算法缩短排序字段，以便提高滤波器的动态。
进一步优选地，实施多于两个的阈值和多于两个的滤波器长度，以便更加精细地构成动态的分级。参数或者长的和短的第二寄存器的进一步优选的匹配使得能够在不同的测量率的情况下实现与用户匹配的系统性能。由此，在已知的数据率和用户接受的延迟的情况下特别为较短的第二寄存器计算参数。进一步优选地，在不缩短的第二寄存器中的可能的寄存器条目的数目相应于缩短的第二寄存器的寄存器数的两倍至四倍加1，进一步优选相应于两倍加1。
如果动态检验确定不需要加速值输出，则将不缩短的第二寄存器的中间值(中值)作为结果值输出并且在提高第一寄存器(写寄存器)的索引和接收新的测量值的情况下重新开始程序循环。动态检验具有施加影响的可能性。于是可以特别规定，值上升的检验在过去进行多远，也就是说从按时间顺序彼此相继的值中确定多少个差。进一步优选地规定，阈值多高，是否进行滤波器动态的改变和是给出一个还是多个阈值。此外，然后导出反应，也就是说第二寄存器从不缩短的长度变化为缩短的长度或者反之或者在更多个滤波器长度之间向更精细的分级运动。优选在程序每次运行时也就是说以每个新的测量值更新特性的估计。
在动态升高的情况下在第二寄存器中重新调用排序功能。不过在这种情况下仅第一寄存器的一部分以缩短的长度向排序字段中复制。在此，排序字段的长度优选动态地与传输的数据量相匹配。在该排序字段中优选通过算法例如快速排序、合并排序、泡沫排序或者交换排序重新修正顺序并且之后将缩短的第二寄存器的中间的地址字段内的中间值(中值)作为新的中值-短(Medianwert-Kurz)确定并且在程序循环结束时输出。
在滤波器深度向较高的动态变化(缩短第二寄存器)期间在力求的秤应用的显示中几乎不反映，但是向较低的动态的变化与显示值的明显可见的跳变相联系。于是优选在缩短第二寄存器的情况下向第一寄存器内写入计算值，其中进一步优选地，从缩短的和不缩短的第二寄存器的中间值导出该计算值。相应优选地，不排序的输入寄存器在具有高的动态的每个程序循环中以计算的匹配值来修改。由此，具有低的动态的第一程序循环在滤波器特征变化后使其结果值更好地与先前的结果值相匹配。在此，该修改涉及不缩短的第二寄存器的中值并且基于缩短的第二寄存器的当前的中值-短和两个中值的差、即动态差的和。通过这一措施显著减小从高动态向低动态的动态切换期间的显示跳变。在第一寄存器的修改结束时，以输出缩短的寄存器的中值-短作为当前的显示值而结束程序循环。由此，主循环也从该程序分支返回，从而升高第一寄存器的索引并且接收下一测量值。在此优选地，将计算值向第一寄存器的那个位置写入，该位置在向第二寄存器传输时相应于中间值。因为该值按时间顺序后写入，所以过去的值因此被覆盖。因为该计算值以高的可能性在下一次运行时表示不缩短的第二寄存器中的新的中值，所以其因此必定不继续移动并且排序被卸载。该新的中值仅在向较慢的动态返回跳变时显示。
计算值的量从不缩短的第二寄存器的中值和缩短的第二寄存器的中值-短的量差来计算。在此，中值优选相当均匀地变化，然而其中两个中值具有完全不同的特性。该差作为值之间的量的位移类型出现，但是特别由时间上的偏移引起。如果滤波器动态变化，则优选在一定程度上从一条曲线向另一条跳变，这在显示器上显示。在动态加速时它不突出，因为这里原本存在快速的变化。在动态减慢时情况根据定义已经平静，并且发生微小的重量变化。相应地，动态变化作为不希望的跳变在显示器上显露。通过建议的解决方案在整个时间上的跳变高度在不缩短的第二寄存器的中值的背景中被一起带走，其不被显示因此不被修改。由此抵抗跳变式的显示特别是重量显示。不缩短的第二寄存器的中值一旦再次有效，修改就被解除激活并且不缩短的中值在下次运行时重新延续。
总体上该滤波仅需非常小的计算开销和较少数目的算术运算来实现良好的滤波作用并且附加地一道包括动态部件。通过多次使用存储器字段和提取部分数量，同时使需要的存储器位置减到最小。通过构建中值实现的滤波对于所使用的控制器关于计算功率和存储器位置的能力仅提出较小的需求。相应地能够用很小的硬件开销实现良好的滤波作用。软件实施也表示出简单和紧凑。
附图说明
下面根据附图说明本发明，但是这些附图仅表示实施例。附图中：
图1以视图示出了具有秤和用于显示重量值的显示器的电力驱动的厨房设备；
图2示出了用于表示方法的流程图；
图3以示意图示出了本方法的第一寄存器的工作原理；
图4以示意图示出了第一寄存器的值向第二寄存器的传输和随后在中值滤波的意义上的排序；
图5以示意图示出了对于第二寄存器中的值的动态检验；
图6以示意图示出了关于滤波器深度的变化的第一寄存器的预加载。
具体实施方式
首先参考图1表示和说明厨房设备1，其具有外壳2。在厨房设备1内集成秤3，优选具有至少一个秤量单元4。这种厨房设备例如从DE102009059242A1中公知。该专利申请的内容特此全部在本发明的公开中包含，也为此目的，该专利申请的内容在本发明的公开中也包含在内。
为了在厨房设备1内放置搅拌容器5，给其配备容纳器6。在外壳2内设置的未示出的电力驱动装置驱动在搅拌容器5内在底部区域设置的搅拌器7。搅拌器7的转速优选可通过开关8调整。
在外壳2内另外设置底盘9，其在秤量单元4上支承。后者又在外壳底板10上支承。因此秤量单元4接受搅拌容器5和要向其内填充的物品的重量。另外在优选的结构中同时底盘9以及在底盘9上设置的机器部分(例如电力驱动装置或者加热器)的重量也在秤量单元4上作用。
通过仅示意表示的电子器件12评估的秤量结果在厨房设备1的显示器11上显示。
在电子器件12内用于接收输入的重量值的存储字段被构造作移位寄存器，其表示第一寄存器13。在每一程序循环内提高所有的值的索引i，其中在最高的索引位置i＝L-1的最老的值被覆盖并且从排序中去除(图2的流程图中的程序点a)。最小的索引[0]由此成为空并且由当前的测量值经由数据输入端18写入(图2中的程序点b)。该在图2中用I归总的程序步骤在图3中详细表示。
该方法为该第一寄存器13(数据输入端寄存器)内的测量值140、141直到14n使用任意但是是奇数的存储器位置。对于优选的和在下面继续说明的程序流程和优选的动态化的转换优选需要具有标记L(不缩短的寄存器)和K(缩短的寄存器)的寄存器长度的两个分级。在此成立L＞K，其中第一寄存器13具有总长度L或者字段的索引区i＝[0]到i＝[L-1]。
图3通过彼此相继的时间点t举例示出了第一寄存器13的推进和在索引i＝[0]处新测量值的插入。
显示器11的接通延迟可以通过在时间点t＝1以值14-1进行第一寄存器13的预加载而减小。
为了进行滤波将第一寄存器13(移位寄存器)向第二寄存器15(排序字段)内复制相同长度(图2中的程序点c)。这用于为在后来的动态检验保持第一寄存器13内的时间顺序的阶次。在排序字段(第二寄存器15)自身内通过通常的排序算法例如快速排序取决于值的大小地改变值16的顺序或者第二寄存器15的存储器位置(图2中的程序点d)。从排序后的第二寄存器15中得出索引i＝[(L-1)/2]处的中间值17。表示中值的中间值17之后优选在变化的变量“中值-长(Medianwert-Lang)”中存储(图2中的程序点c)。总之在图2的流程图的程序段II内进行测量值向第二寄存器15的传输、该结果的按照大小的排序和中间值17的提取并且另外在图4中详细示出。
该计算在每一循环中执行并且不受下面进一步说明的动态检验影响。存储的中间值17“中值-长”在继续的运行中或者为输出结果需要或者为输入寄存器(第一寄存器13)的所谓的预加载需要。
与在第二寄存器15内的第一次排序和中间值17“中值-长”的确定无关，在第一寄存器13内执行值历史的动态检验。在此，形成存储器位置14中的预先给定数量的相邻的值的差(图2中的程序点f；程序步骤III；参见图5)。这始终以具有索引i＝[0]的当前的值和先前的循环的值开始并且之后以上升的索引继续。该差的绝对值与也是预先给定的阈值19(优选在几克的范围内)相比较并且供给与(UND)逻辑运算器20。如果该阈值在所有的情况下都被超过，则算法将第二寄存器15内的排序字段从长度L缩短到K，以便提高滤波器的动态。通过使用该算法相应地认识到，重量在过去的步骤中恒定地变化，从而明显实施能够快速显示的较大的值变化。、可以通过要比较的测量值14或者与此有关的存储器位置的值对的数目和阈值19的选择来影响该判断。动态提升取决于两个滤波器长度L和K和它们的差。在此可选地实现多于两个的阈值19和多于两个的滤波器长度，以便更精细地构成动态的分级。
参数L和K的匹配能够在不同的测量率的情况下实现与用户匹配的系统特性。于是优选在已知的进一步优选每秒30次测量的数据率和用户接受的优选0.2秒的延迟的情况下为缩短的寄存器计算参数K，例如K＝FLOOR[(30*0.2)/2]+1＝5。用于不缩短的寄存器的参数L优选根据经验确定，于是值L特别相应于缩短的寄存器的值K的两倍加1。
如果动态检验(程序点III)确定不需要加速值输出，则将暂时存储的“中值-长”(从不缩短的第二寄存器15中确定为中间值17)作为结果值输出。这在图2中在点g表示。之后程序循环在第一寄存器13(写寄存器)的索引升高并且接收新的测量值14的情况下重新开始。
在点III中采集到动态升高的情况下重新调用排序功能，不过在这种情况下第一寄存器13的仅长度K的一部分向第二寄存器15复制以用于排序。在此，第二寄存器15的长度动态地与传输的数据量相匹配(图2中的程序点h)。在该缩短的寄存器内优选通过快速排序或者另一种排序算法重新修正顺序(按照图2中的程序点o根据大小排序)并且将索引i＝[(K-1)/2]处的值作为“中值-短”确定(图2中的程序点p)并且在程序循环结束时输出(图2中的程序点s或者程序步骤VII)。图2中示出的程序步骤V包括从第一寄存器13向第二寄存器15的值的按比例的传输、在第二寄存器15中的排序和中间值22“中值-短”的提取。
在滤波器深度向较高的动态的变化(第二寄存器15的长度从L缩短到K)期间几乎不在力求的秤应用的显示中反映，但是向较低的动态的变化却与显示值的明显可见的跳变相联系。为了抑制这一现象，不排序的第一寄存器13在每一次程序循环中以高的动态以计算的匹配值21来修改。于是在图2的程序步骤VI或者程序点r中相应进行滤波器变化的平滑。由此，第一程序循环以低的动态在滤波器特征变化后使其结果值更好地与先前的结果值相匹配。
该修改涉及第一寄存器13在索引i＝[(L-1)/2]处的中间值并且基于当前的“中值-短”22和相应于动态差的两个中值17和22的差的和(参见图6)。通过这种措施在从高动态向低动态的动态切换期间显著减小显示跳变。
在结束第一寄存器13的修改时，程序循环以输出中间值“中值-短”22作为当前的显示值结束。由此，主循环也从该程序分支返回以用于升高第一寄存器13的索引并且接收下一测量值。
根据建议的解决方案，中值滤波的动态化通过在两个或者多个滤波器深度之间的切换实现，其根据与可调整的变化阈值的基于历史的比较。该比较在每一程序循环中更新。动态可通过滤波器长度以及它们的差、比较的数目(过去的作用范围)和变化阈值的高度来影响。
此外，实现数据输入历史的修改以用于减小在动态的切换期间的显示跳变。根据两个计算的中值17和22的距离匹配数据输入，以便平滑该切换。
所有公开的特征对于本发明都是重要的。在本申请的公开中在此还包含所属的/附加的优先权证明材料(在先申请的副本)的全部公开内容，为此目的在本申请的权利要求中也一道接受该证明材料的特征。从属权利要求在其任选的并列的措辞中表征现有技术的独立的发明性的扩展，特别地基于该权利要求进行分案申请。
附图标记列表
1    厨房设备         a    程序点
2    外壳             b    程序点
3    秤               c    程序点
4    秤量单元         d    程序点
5    搅拌容器         e    程序点
6    容纳器           f    程序点
7    搅拌器           g    程序点
8    开关             h    程序点
9    底盘             i    索引
10   外壳底板         o    程序点
11   显示器           p    程序点
12   电子器件         r    程序点
13   第一寄存器       s    程序点
14   测量值           t    时间点
15   第二寄存器
16   值               L    不缩短的寄存器
17   中间值(中值-长)  K    缩短的寄存器
18   数据输入端
19   阈值             I    程序步骤
20   与逻辑运算器     II   程序步骤
21   匹配值           III  程序步骤
22   中间值(中值-短)  IV   程序步骤
                      V    程序步骤
                      VI   程序步骤
                      VII  程序步骤

Claims (10)

1.一种用于在使用秤(3)、特别是厨房磅秤进行重量测量时产生显示器显示值的方法，其中，将按照时间顺序数字地采集的重量值以其采集顺序写入到第一寄存器(13)中，其中，还将在所述第一寄存器(13)中所包含的值按照规定的顺序分别传输到第二寄存器(15)中，在该第二寄存器(15)中进行这些值的排序并且确定排序后的值的中间值(17，22)，然后使用所述第二寄存器(15)的中间值(17，22)作为显示值，
其特征在于，仅仅将所述第一寄存器(13)的值的一部分传输到所述第二寄存器(15)中，其中，取决于所述第一寄存器(13)的值的值上升按照其登入所述第一寄存器(13)的顺序来确定被传输的部分。
2.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，采用在所述第二寄存器(15)中的预先规定的寄存器位置的值，在排序后，作为中间值(17，22)。
3.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，作为绝对值计算所述值上升。
4.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，关于其变化量检验被写入到第一寄存器(13)中的值，并且取决于该变化量改变传输到第二寄存器(15)中的值的数目。
5.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，将所述变化量与阈值(19)相比较，并且在超过所述阈值(19)时改变第二寄存器(15)的长度。
6.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，使用多个阈值(19)，并且将所述第二寄存器(15)的长度相应于超过第一或者另一阈值(19)而不同地改变。
7.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，在第二寄存器(15)缩短的情况下向第一寄存器(13)中写入计算值(21)。
8.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，从中间值(17、22)中导出所述计算值(21)。
9.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，将所述计算值(21)在第一寄存器(13)的如下的位置写入：该位置在向第二寄存器(15)传输时相应于中间值。
10.根据权利要求1或者特别是其后所述的方法，其特征在于，通过形成在第二寄存器(15)不缩短长度(L)的情况下的中间值(17)与在第二寄存器(15)缩短长度(K)的情况下的中间值(22)的差，进行推导，增加了在第二寄存器(15)缩短长度(K)的情况下的中间值(22)。
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