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Die Erfindung betrifft ein Manometer, umfassend zumindest ein Gehäuse mit einem Messwerk und einem Anzeigeelement, welches aus einem Pixelfeld besteht, auf welchem eine Skala und ein Messzeiger dargestellt sind, wobei der Ausschlag des Messzeigers von dem Messwerk abhängig ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Manometer bekannt, welche sich einer Rohrfeder bedienen, um den Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases zu messen. Bei der Rohrfeder, auch Bourdonfeder genannt, handelt es sich um einen gekrümmten Hohlkörper in welchen das Fluid dessen Druck gemessen werden soll, geführt wird. Wenn der Druck des Fluids höher ist als der Druck außerhalb der Rohrfeder wird diese geringfügig verformt. Diese Verformung wird mittels eines Messwerkes in eine Drehung einer Achse umgesetzt, wobei auf der Achse ein Messzeiger angeordnet ist, der aufgrund der Drehung der Achse ausschlägt. Der Zeiger überstreift dabei eine Skala, sodass einem Messzeigerausschlag ein Druckwert zugewiesen werden kann. Weiterhin ist es bekannt den Druck mittels eines Piezoelementes zu messen. Dabei wird das Fluid dessen Druck gemessen werden soll, an einer Membran vorbei beziehungsweise zugeführt, welche sich durch den Druck der Flüssigkeit wölbt. Auf der dem Fluid abgewandten Seite der Membran ist ein Piezoelement angeordnet auf, welches die durchgedrückte Membran eine Kraft ausübt. Dies führt in bekannter Weise zu einer Ladungsverschiebung innerhalb des Piezoelements, sodass über zwei an dem Piezoelement angebrachten Kontakten eine Spannung abfällt. Die Spannung hängt von der Verformung des Piezoelements und damit von der Verformung der Membran ab. Je größer die Verformung der Membran ist, desto größer ist die Spannung, welche über den beiden Kontakten abfällt. Einem gemessenen Spannungswert kann darum ein bestimmter Druckwert zugeordnet werden. Die gemessene Spannung wird von einem elektronischen Messwerk in einen Zahlenwert umgewandelt, welcher auf einem Anzeigeelement zur Anzeige gebracht wird.
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Zusammenfassend weisen aus dem Stand der Technik bekannte Manometer entweder einen mechanischen Zeiger, der sich über einer Skala ausschlägt, oder ein Anzeigeelement, welches den aktuellen Druckwert in Form eines Zahlenwertes zur Anzeige bringt, auf. Nachteilig an einem mechanischen Zeiger ist, dass dieser durch äußere Krafteinwirkung verbogen werden kann. Darüber hinaus kann die Skala bezüglich des Messzeigers unerwünschterweise verrückt werden. In beiden Fällen stimmt der abgelesene Druck nicht mehr mit dem tatsächlichen Druck des Fluides überein. Nachteilig an der Darstellung von Zahlen durch digitale Anzeigeelementen ist, dass ihre zumeist kleine Ausführung die unmittelbare Nähe des Ablesenden erfordert, wohingegen der Ausschlag eines mechanischen Zeigers auch aus größerer Entfernung abgeschätzt werden kann.
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Aus der
DE 10 2004 041 119 A1 ist eine elektronische Anzeigeeinheit bekannt ist, die sowohl analoge als auch digitale Anzeigeelemente enthält. Die Anzeige erfolgt in diesem Fall durch eine Messwertdarstellung in Form eines Striches, welcher sich einer kreisrunden Messskala bewegen lässt. Aus der
EP 0 447 580 A1 ist eine elektronische Messskala bekannt, bei der das Zeigerelement durch eine Flüssigkeitskristallanzeige dargestellt wird, während demgegenüber die Skalendarstellung aufgeprägt ist.
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Aus der
EP 2 565 577 sind Anzeigeelemente bekannt, die in einer Rechteckform digital und analog darstellbar sind. Hierbei wird eine Skala verwendet, welche durch Aufleuchten einzelner Segmente einen Anzeigewert symbolisiert. Aus der
EP 2 645 051 A1 sind digitale Anzeigeeinheiten bekannt, welche einerseits digital und andererseits analog eine Skala mit einem Zeiger offenbaren. Aus der
EP 2 592 377 A1 ist ein Messinstrument bekannt, welches ebenfalls mit einem Display arbeitet, auf dem sowohl die Skala als auch der Zeiger in analoger Form dargestellt werden. Ebenso sind digitale Darstellungsformen möglich.
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Die bekannten Anzeigeelemente sind im Falle eines Stromausfalls nicht mehr ablesbar und können in besonders kritischen Situationen keinen Beitrag zur Lösung eines bestehenden Problems beitragen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Manometer mit einem nichtmechanischen Anzeigeelement bereitzustellen, welches wie ein Manometer mit einem drehbaren Messzeiger abgelesen werden kann und jederzeit eine Anzeige gewährleistet.
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Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen dass das Anzeigeelement aus einem bistabilen Display besteht, welches eine Skala auf einem Kreisbogen darstellt und sich der Ausschlag des Messzeigers bei einer Änderung des durch das Messwerk aufgenommenen Druckmesswertes drehend ändert, und das Manometer eine auslesbare Speichereinheit aufweist, in welcher die Stellung des Messzeigers speicherbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch ein Anzeigeelement aus einer Vielzahl von bistabilen Anzeigeelementen, insbesondere einem bistabilen Display, ist jederzeit auch im Falle eines Stromausfalls eine Ablesung möglich. Bistabile Anzeigeelemente bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen Segmenten, welche nur zwei verschiedene Schaltzustände anzeigen können. Meistenteils wird hierzu ein drehbares, rundes oder quadratisches Plättchen eingesetzt, welches durch Anlegen einer Spannung von einem ersten in einen zweiten Zustand überwechseln kann. Der Vorteil dieser Anzeigeelemente besteht darin, dass eine Energie nur beim Verdrehen der Anzeigeplättchen benötigt wird und bei gleichbleibender Anzeige keine Energie aufgewendet werden muss. Derartige Anzeigenelemente eignen sich für Einsatzgebiete, in denen die Anzeige nur selten verändert wird. Im vorliegenden Fall kommen bistabile Displays zum Einsatz, die ebenfalls eine Bildinformation mit zwei möglichen Schaltzuständen anzeigen. Der Vorteil der bistabilen Displays ist ähnlich wie bei den bistabilen Anzeigeelementen darin zu sehen, dass nach Abschalten der Steuerspannung oder bei einem Stromausfall die beiden stabilen optischen Zustände im spannungsfreien Zustand erhalten bleiben. Der weitere Vorteil besteht darin, dass nur bei einer Änderung des Bildinhaltes die bistabilen Displays elektrische Leistung aufnehmen. Die hierbei zugrunde liegenden Schaltzeiten liegen unter einer Sekunde. Hinzu kommt, dass die meisten bistabilen Anzeigen das vorhandene Umgebungslicht durch unterschiedliche Reflektionsgrade modulieren, sodass die Bildinhalte über einen weiten Bereich von Beleuchtungsstärken gut erkennbar und ablesbar sind. Somit eignen sich die bistabilen Displays hervorragend zum Einsatz bei Manometern, die auch im Falle eines Stromausfalls weiterhin die zuletzt gemessenen Druckwerte anzeigen können. Die bistabilen Displays werden hauptsächlich durch Flüssigkeitskristalle (LC's) realisiert, wobei aber auch farbige Partikel, die im elektrischen Feld bewegt werden (Elektrophorese) und mit elektrochromen Farbstoffen, die einfach gedruckt werden können, gearbeitet wird.
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Das erfindungsgemäße Manometer weist an einer seiner Außenflächen ein Pixelfeld auf, welches aus mehreren Pixeln besteht. Jedes Pixel kann wenigstens zwei Farben annehmen. Dadurch kann ein Messzeiger durch mehrere zu einem Feld angeordnete Pixel dargestellt werden. Hierzu weist das erfindungsgemäße Manometer die aus dem Stand der Technik bekannten Messwerke, zum Beispiel eine Rohrfeder oder ein Piezoelement, auf. Im Gegensatz zu dem Stand der Technik bewirken die Messwerke allerdings keinen Ausschlag eines mechanischen Zeigers oder die Darstellung eines Zahlenwertes auf einem Anzeigeelement, sondern den Ausschlag eines von einem Pixelfeld dargestellten Messzeigers.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Skala über einen Bereich von 0 bis 270 Grad des Anzeigeelementes ausgebildet ist. Durch diese Darstellungsweise wird erreicht, dass das Manometer rein äußerlich die gleiche Gestaltung wie herkömmliche analoge Anzeigeelemente aufweist, wodurch eine Umgewöhnung einerseits vermieden wird und andererseits entscheidende Zeigerausschläge sowohl im unteren als auch im oberen Bereich intuitiv erfasst werden können, wodurch meistenteils ein flüchtiger Blick ausreichend ist.
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Die bistabilen Displays eignen sich daher aufgrund des geringen Energiebedarfs für wartungsarme Manometer, wobei insbesondere in Bereichen, in denen Druckänderungen nur in geringem Maße erwartet werden, eine Wartung der Stromversorgungseinheit nur in größeren Zeitabständen erforderlich ist. Somit sind bistabile Anzeigen überall dort eine gute Lösung, wo sich die Bildformationen selten ändern, und wo die Leistungsaufnahme auf ein Minimum reduziert werden soll.
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Bei dem erfindungsgemäßen Manometer ist die von dem Pixelfeld dargestellte Skala auf einem Kreisbogen angeordnet und der Ausschlag des Messzeigers ändert sich bei einer Änderung des durch das Messwerk aufgenommenen Druckwertes drehend. Diese Ausgestaltung des Manometers gemäß der Erfindung, weist das äußere Erscheinungsbild eines mechanischen Manometers mit drehbar gelagertem Messzeiger auf.
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Partikel, die im elektrischen Feld bewegt werden (Elektrophorese) und mit elektrochromen Farbstoffen, die einfach gedruckt werden können, gearbeitet wird.
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Die bistabilen Displays eignen sich daher aufgrund des geringen Energiebedarfs für wartungsarme Manometer, wobei insbesondere in Bereichen, in denen Druckänderungen nur in geringem Maße erwartet werden, eine Wartung der Stromversorgungseinheit nur in größeren Zeitabständen erforderlich ist. Somit sind bistabile Anzeigen überall dort eine gute Lösung, wo sich die Bildformationen selten ändern, und wo die Leistungsaufnahme auf ein Minimum reduziert werden soll.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anzeigeelement ständig aktuelle Druckwerte anzeigt, oder dass das Anzeigeelement eine aktualisierte Anzeige in einem Zeitraum von bis zu 60 Sekunden anzeigt. Je nach Einsatzzweck der Manometer mit bistabilen Displays kann bei geringen Änderungen der Druckwerte eine Anzeigeform gewählt werden, bei der in vorbestimmten Zeiten ein Druckwert aktualisiert wird. Diese Zeiten können hierbei bis zu 60 Sekunden betragen, in Einzelfällen auch noch wesentlich länger, wenn nur geringe Druckänderungen erwartet werden. Durch die zeitlich verzögerte Aktualisierung derartiger Manometer ergibt sich im Weiteren eine zusätzliche Energieeinsparung und damit Wartungsfreundlichkeit.
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Dadurch wird ein Manometer mit einem Anzeigeelement geschaffen, auf welchem neben dem aktuellen Druckmesswert alle weiteren wesentlichen Kenngrößen, wie zulässiger Messbereich, Schwankung des Druckmesswertes, ein eventuell festgelegter Schwellenwert gleichzeitig und übersichtlich dargestellt und von einem Anwender abgelesen werden können. Darüber hinaus können erfindungsgemäße Manometer auch aus größerer Entfernung bezüglich des Überschreitens eines bestimmten Druckwertes, wie es bei größeren verfahrenstechnischen Anlagen bisweilen nötig ist, überwacht werden.
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Die auf dem Anzeigeelement des erfindungsgemäßen Manometers dargestellte Skala kann aus Skalenstrichen bestehen. Darüber hinaus kann die Skala als ein Farbkontinuum ausgebildet sein, wobei einem unzulässigen Druckbereich beispielsweise die Farbe Rot zugeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manometers können den Skalenstrichen Zahlenwerte zugeordnet sein, welche durch das Anzeigeelement dargestellt sind. Dabei können die Zahlenwerte fortwährend dargestellt sein. Weiterhin ist es möglich, dass ein einem Skalenstrich zugeordneter Zahlenwert erst dann dargestellt wird, wenn der dargestellte Messzeiger den Skalenstrich erreicht.
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In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manometers ist die von dem Pixelfeld dargestellte Skala auf einem Kreisbogen angeordnet und der Ausschlag des Messzeigers ändert sich bei einer Änderung des durch das Messwerk aufgenommenen Druckwertes drehend. Diese Ausgestaltung des Manometers gemäß der Erfindung, weist das äußere Erscheinungsbild eines mechanischen Manometers mit drehbar gelagertem Messzeiger auf.
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Das erfindungsgemäße Manometer weist in vorteilhafter Ausgestaltung elektronische Komponenten auf, die seine Einbindung in ein automatisches Steuerungs- und Überwachungssystem ermöglichen. So kann das Manometer eine auslesbare Speichereinheit aufweisen, auf welcher die Stellung des Messzeigers speicherbar ist. Durch die Speichereinheit kann der zeitliche Verlauf der Druckmesswerte gespeichert und rückwirkend ermittelt werden. Die Speichereinheit des erfindungsgemäßen Manometers kann als zusätzliche Datensicherungseinheit dienen, sodass die Messwerte auch in dem Fall noch ermittelt werden können, dass es zu einem Verlust außerhalb des Manometers zentral oder dezentral gespeicherter Daten kommt.
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In weiterer Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Manometer eine Schnittstelle aufweisen, über die der Speicher auslesbar ist. Weiterhin kann ein aktueller Druckmesswert oder ein zu einem aktuellen Druckmesswert proportionaler Spannungs- oder Stromwert über die Schnittstelle auslesbar sein. Die Schnittstelle kann auch als Datenschnittstelle ausgebildet sein, mittels welcher der Speicher oder der aktuelle Druckmesswert in einem gewünschten Datenformat ausgelesen werden kann. Mithilfe dieser Schnittstelle kann das Manometer direkt in einen Überwachungs- und/oder Steuerungskreis eingebunden werden, da der Messwert Online ausgelesen werden kann. Bei der Schnittstelle kann es sich um eine drahtgebundene Schnittstelle, wie eine USB-, LAN-, IEEE 1394- oder COM-Schnittstelle, oder um eine drahtlose Schnittstelle, wie eine Funk- oder Infrarotschnittstelle, handeln.
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Weiterhin kann das erfindungsgemäße Manometer eine analoge oder digitale Eingabeeinheit aufweisen, mittels derer ein Schwellenwert festlegbar ist. Mithilfe dieser Eingabeeinheit kann ein Schwellenwert für einen unzulässigen oder anderweitig unerwünschten Druckbereich am Manometer selbst festgelegt werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Manometer über eine Schnittstelle ein Alarmsignal an eine Überwachungs- und/oder Steuerungseinrichtung sendet, sodass auf unzulässige Anlagenzustände sofort oder wenigstens rechtzeitig reagiert werden kann. Der über die Eingabeeinheit festgelegte Schwellenwert kann vorteilhafter Weise auf dem Anzeigeelement durch eine Markierung auf der Skala oder durch einen Zahlenwert dargestellt sein. In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manometers kann der festgelegte Schwellenwert direkt von dem Anzeigeelement abgelesen werden. Ist der Schwellenwert auf dem Anzeigeelement durch eine Markierung dargestellt, kann dessen Überschreiten durch den Messzeiger auch aus größerer Entfernung erkannt werden.
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Alternative können Pixel des Pixelfeldes zumindest eine TFT-Zelle (Thin Film Transistor) oder zumindest eine LCD-Zelle (Liquid Crystal Display) umfassen. Bei TFT-Zellen und LCD-Zellen handelt es sich um bekannte Technologien aus der Computertechnik. Es kann vorgesehen sein, dass ein Pixel des Pixelfeldes eine einzelne oder mehrere solcher Zellen umfasst, je nachdem wie groß die Auflösung des Anzeigeelementes sein soll oder, ob das Anzeigeelement ein- der mehrfarbig ausgebildet werden soll. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Anzeigeelement mehrfarbig ausgebildet ist. Die mehrfarbige Ausbildung des Anzeigeelementes bewirkt vorteilhaft, dass die von dem Anzeigeelement dargestellten Komponenten auch farblich voneinander abgehoben werden können. So könnte die auf dem Anzeigeelement dargestellte Markierung, welche einen festgelegten Schwellenwert anzeigt, die Signalfarbe Rot aufweisen, wo hingegen der Messzeiger und die Skala in einer anderen Farbe dargestellt sind.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Messwerk des erfindungsgemäßen Manometers eine Rohrfeder oder ein Piezoelement umfasst. Rohrfeder und Piezoelement sind die üblichen aus dem Stand der Technik bekannten Mittel zur Messung des Druckes eines Fluids. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manometers ist das Messwerk identisch mit dem eines klassischen Rohrfedermanometers, nur dass das Messwerk keine Verdrehung der Achse des Messzeigers bewirkt, sondern einen Ausschlag des durch das Anzeigeelement dargestellten Messzeigers über eine elektronische Steuerung zur Erfassung der Rohrfederposition.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand einer Figur näher erläutert.
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Es zeigt
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1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manometers.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manometers 1, umfassend ein Gehäuse 2, ein Anzeigeelement 3 und ein Anschlussstück 4 mit Gewinde 5. Das Anzeigeelement 3 besteht erfindungsgemäß aus beispielsweise einem LCD-Display. Das Gehäuse 2 und das Anschlussstück 4 bestehen aus Edelstahl. Auf dem Anzeigeelement 3 ist ein Messzeiger 6 und eine Skala 7 durch Pixel dargestellt. Die Skala 7 weist einen kreisbogenförmigen Verlauf über 270 Grad auf, entlang dessen die Skalenstriche 8 angeordnet sind. Der Ausschlag des durch das Anzeigeelement 3 dargestellten Messzeigers 6 hängt von dem durch das in dem Gehäuseinneren angeordneten Messwerk ermittelten Druckmesswert ab. Bei einer Änderung des Druckmesswertes ändert sich der Ausschlag des Messzeigers 6 drehend, wobei die Veränderung der Zeigerdarstellung durch eine Pixeldarstellung auf dem LCD-Display unmittelbar dargestellt wird, und wobei die Drehachse 9 sich im unteren Ende des Messzeigers 6 befindet. Durch das Anzeigeelement 3 sind darüber hinaus weitere Informationen darstellbar. So kann über einigen Skalenstrichen der Skala 7 der dem jeweiligen Skalenstrich zugeordnete Zahlenwert dargestellt werden. Ferner kann durch eine strichförmige Markierung durch das Anzeigeelement 3 dargestellt, welche Maximalwerte erlaubt sind. Die Markierung zeigt somit den Wert eines Schwellenwertes an, der über die in der 1 nicht dargestellte Eingabeeinheit des Manometers 1 eingestellt werden kann. Durch die Markierung wird ein Übergang von einem zulässigen Druckbereich zu einem unzulässigen Druckbereich optisch wahrnehmbar dargestellt. Der Schwellenwert kann jedoch auch eine andere Funktion, beispielsweise eine regelungstechnische Funktion, besitzen. Der aktuelle durch den Messzeiger 6 dargestellte Druckmesswert und der eingestellte Schwellenwert können durch eine nicht dargestellte Schnittstelle des Manometers 1 ausgelesen und an eine Überwachungs- und/oder Steuerungseinrichtung gesendet werden. Durch das Anzeigeelement 3 ist ferner der Zahlenwert 10 des aktuellen Druckmesswertes dargestellt, wobei der Zahlenwert 10 mehrere Nachkommastellen aufweist, sodass der aktuelle Druckmesswert in Ergänzung zu dem Ausschlag des Messzeigers 6 auf mehrere Nachkommastellen genau abgelesen werden kann. Die Darstellung des Zahlenwertes 10 durch das Anzeigeelement 3 ist lediglich eine Ergänzung zu dem Messzeiger 6 und der Skala 7.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Manometer
- 2
- Gehäuse
- 3
- Anzeigeelement
- 4
- Anschlussstück
- 5
- Gewinde
- 6
- Messzeiger
- 7
- Skala
- 8
- Skalenstrich
- 9
- Drehachse
- 10
- Zahlenwert des Druckmesswertes
