DE1123120B

DE1123120B - Raumsparende Anzeigevorrichtung insbesondere fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE1123120B
Application number: DED21757A
Authority: DE
Inventors: Georg Knobel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-11-23
Filing date: 1955-11-23
Publication date: 1962-02-01
Also published as: DE1128993B

Description

Raumsparende Anzeigevorrichtung, insbesondere für Flugzeuge 1n vielen Fällen der Technik, insbesondere bei Flugzeugen und anderen Fahrzeugen besteht die Aufgabe, eine größere Anzahl von Anzeigeinstrumenten auf engem Raum zusammenzudrängen und dabei auch Vorsorge zu treffen, daß die Geräte bei den unvermeidlichen Erschütterungen noch genügend genau anzeigen.
Bisher konnte diese Aufgabe nur unvollkommen gelöst werden. Üblicherweise wurden kreisförmige Geräte verwendet, bei denen z. B. ein Drehspulsystem einen Zeiger entsprechend dem Meßwert über einer ebenen Skalenfläche bewegte. Dabei wurde von dem Zeiger ein Kreissektor bestrichen, wobei der Mittelpunkt der Kreisbewegung entweder mit dem Mittelpunkt des Anzeigegerätes zusammenfiel oder etwas tiefer lag. In jedem Fall war für die eigentliche Skala nur ein Bruchteil der Instrumentoberfläche ausgenutzt. Es sind ferner Geräte mit sogenannten Stirnskalen oder Längsskalen bekanntgeworden, bei denen das Ende eines Zeigers senkrecht umgebogen ist und über einer kreisförmigen Längsskala spielt. Diese Geräte sind verhältnismäßig teuer und kompliziert gebaut, so daß sie sich bisher nur in wenigen Fällen eingeführt haben. Alle vorerwähnten Geräte haben einen mechanisch bewegten Zeiger, der zur Erzielung genügender Anzeigeempfindlichkeit sehr empfindlich gelagert sein muß und dadurch der Gefahr der Beschädigung oder Fehlanzeige bei mechanischen Erschütterungen ausgesetzt ist.
Vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die angegebenen Mängel grundsätzlich zu vermeiden und ein Anzeigegerät zu schaffen, welches die höchste Ansnutzung einer gegebenen Anzeigefläche gestattet. dabei eine gut sichtbare und scharfe Anzeige liefert und zugleich gegenüber mechanischen Erschütterungen unempfindlich ist. Die Erfindung geht aus von einem Anzeigeinstrument mit einer mit rechteckig langgestreckter Schaufläche versehenen Kathodenstrahlröhre mit linienförmig ausgeblendetem Elektronenstrahl, bei welchem der auf der ebenen oder schwach gewölbten Schaufläche als Strich erscheinende Elektronenstrahl in der Richtung senkrecht zum Strich, parallel zu sich selbst entsprechend der Meßgröße verschoben wird.
An sich ist die Verwendung von Elektronenröhren für Meßzwecke bereits bekannt. Im allgemeinen handelt es sich dabei um Oszillographenschreiber, bei denen ein Elektronenstrahl mit praktisch punktförmigem Querschnitt in mehreren Ebenen abgelenkt wird. Teilweise wird ein solcher Strahl auch zur Meßwertanzeige entlang einer Skala benutzt, doch ist der entstehende Leuchtfleck im allgemeinen ungenau und lichtschwach. Daneben sind auch Elektronenröhren mit Leuchtschirm für optische Anzeige, insbesondere Abstimmanzeigeröhren für Rundfunkempfänger, entwickelt worden, bei denen das Leuchtsystem so ausgebildet ist, daß die Anzeige durch eine thermometerartig veränderbare Leuchtsäule erfolgt. Derartige Geräte sind aber umständlich im Aufbau und liefern auch keine scharfe Begrenzung der Leuchterscheinungen am Strichende, da eine Bündelung in dieser Richtung nicht möglich ist, so daß die Anzeige nicht sehr genau ist. Bei einem anderen Gerät wird auf einem Leuchtschirm ein Leuchtstrich schräg zu einer Blende erzeugt, so daß von dem Leuchtstrich immer nur ein Punkt, der dem Schnittpunkt des Striches mit dem Blendenstrich entspricht, angezeigt ist bzw. auf einem schnell vorbeigezogenen Film in einer Oszillographenkurve aufgezeichnet wird. Der überwiegende Teil der Leuchtmarke bleibt auf diese Weise für die Aufzeichnung ungenutzt. Auch ist, wie schon erwähnt, die Beobachtung eines Punktes oder Leuchtfleckes im allgemeinen wesentlich ungenauer als die eines scharfen Striches und ist in dem bekannten Fall nicht für Meßzwecke gedacht. Die Ungenauigkeit würde auch dadurch noch erhöht werden, daß der innerhalb der Blende sichtbare Teil des Leuchtstriches sehr stark schräg gegenüber den am Schlitz etwa anzubringenden Skalenstrich verläuft und nahezu senkrecht zur Skalenrichtung verschoben werden müßte.
Weiterhin ist eine Meß- und Anzeigevorrichtung mit linienförmiger Anzeigespur einer Kathodenstrahlröhre bekannt, bei welcher die als kurzer Strich erscheinende Anzeige entsprechend der Meßgröße entlang einer gestreckten Skala parallel zu sich selbst verschoben wird, wobei das Maß der Verschiebung an einer auf einer kreisförmigen Schaufläche angebrachten geradlinigen Skala abgelesen werden kann. Ein solches Gerät kommt aber als Meß- und Anzeigegerät für Fahrzeuge aus verschiedenen Gründen praktisch nicht in Betracht. Schon aus Raumgründen ist es unbrauchbar. Abgesehen von der kreisförmigen Schaufläche der Röhre, die ein Vielfaches der Skalenfläche ausmacht, auf der sich der nur kurze Strich bewegt, ist auch die Einrichtung zur Verformung des Elektronenstrahls zu einem Strich für Fahrzeuge nicht geeignet, weil für diesen Zweck mit Wechselstrom gespeiste Spulen vorgesehen sind, die wegen des großen Luftspaltes, den der magnetische Fluß überwinden muß und der größer als der Durchmesser der Röhre ist, sehr große Abmessungen mit starken Magnetkernen bzw. großen Eisenmassen haben müssen. Solche großen Eisenkörper würden es auch ausschließen, mehrere derartige Anzeigegeräte in raumsparender Weise nebeneinander anzuordnen.
Die Erfindung ist demgegenüber gerade auf eine raumsparende Anzeigevorrichtung, insbesondere für Flugzeuge, gerichtet mit einer mit rechteckig langgestreckter Schaufläche versehenen Kathodenstrahlröhre mit linienförmig ausgeblendetem Elektronenstrahl und ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden, einzeln für sich bekannten Merkmale: a) der auf der ebenen oder schwach gewölbten Schaufläche erscheinende Elektronenstrahl ist strichförmig und wird in der Richtung senkrecht zum Strich, parallel zu sich selbst entsprechend der Meßgröße verschoben, b) die Anode ist entsprechend dem gewünschten Strich schlitzförmig ausgeführt, c) eine Mehrzahl von flachen, mit ihrer Schaufläche vertikal angeordneten Kathodenstrahlröhren ist nebeneinander angeordnet, d) die Skalen sind so ausgebildet und angeordnet, daß alle Sollwerte eines bestimmten Betriebszustandes, z. B. für die mittlere Reisegeschwindigkeit eines Flugzeuges, miteinander fluchten, e) durch entsprechend bemessene Steuer- bzw. Sperrspannungen ist die Sollanzeige wesentlich geschwächt, und nur die Abweichungen vom Sollwert werden voll angezeigt.
Der Patentschutz erstreckt sich ausschließlich auf raumsparende Anzeigevorrichtungen der angegebenen Art, soweit sie sämtliche im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale aufweisen.
Eine derartige Vorrichtung ist für Fahrzeuge, insbesondere für Flugzeuge vorzüglich geeignet, da sie im Gegensatz zu bekannten Geräten dieser Art eine erschütterungsfreie Anzeige einer Vielzahl von Meßwerten bzw. Anzeigekretärien auf engem Raum bzw. im gemeinsamen Blickfeld des Fahrzeugführers liefert.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den Zeichnungen stellt dar Fig. 1 die Vorderansicht eines Flugzeuginstrumentenbrettes mit sowohl gradlinig anzeigenden als auch mit Polarinstrumenten, Fig.2 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 die Rückansicht, Fig.4 die perspektivische Ansicht einer Spezialausführung.
In den Zeichnungen ist mit 1 ein Instrumentenbrett bei Flugzeugen üblicher Ausführung bezeichnet. In das Brett sind eine Anzahl Kathodenstrahlanzeigegeräte 2 bis 9 eingesetzt. Alle Geräte haben eine gleichartige rechteckige Schaufläche, wobei die Sollanzeigewerte 10 bis 14 der Skalen 15 bis 19 sämtlich in einer Linie liegen.
Befinden sich die Anzeigestriche 20 bis 24 in gleicher Höhe, und sind alle Betriebsgrößen richtig eingestellt, so erscheint für den Flugzeugführer eine einzige langgestreckte Linie, die ihm sofort anzeigt, daß alle Betriebswerte eingehalten sind. Weicht einer der Anzeigestriche 20 bis 24 von der Sollwertlinie ab, so wird dies mit einem Blick sofort erkennbar.
Die Geräte 7 bis 9 für Polarkoordinaten liegen für den Normalbetriebszustand ebenfalls in einer gemeinsamen Fluchtrichtung. Bei ihnen wird eine Abweichung nicht durch seitliche Versetzung, sondern durch Verdrehung der Strichmarken 25 bis 27 angezeigt. Es spielt keine Rolle, wenn bei größeren Abweichungen die Strichmarke nicht mehr ganz auf die Schaufläche fällt. Es genügt vielmehr, die extreme Abweichung überhaupt anzuzeigen, da der Flugzeugführer bestrebt sein wird, eine solche Abweichung so schnell wie möglich wieder rückgängig zu machen.
Die Anordnung der Kathodenstrahlröhren, von der Seite gesehen, ist in Fig. 2 dargestellt. Wie ersichtlich, liegt die flache oder schwach gewölbte Anzeigefläche 28 etwa in der Ebene des Instrumentenbrettes 1. Jede Röhre hat eine Anzahl von Konzentration.- und Ablenkungselektroden, insbesondere eine Schlitzanode 29 und Ablenkelektrode 30, welche die Erzeugung einer Strichmarke und deren seitliche Ablenkung bewirken. Mit Hilfe von Steckeranschlüssen 31 können die Röhren bequem ausgewechselt werden.
An Stelle der seitlich angebrachten Skalen 15 bis 19 können gegebenenfalls die Röhren selbst mit Skalen 32 versehen sein, wodurch sie sich seitlich noch enger zusammendrücken lassen.
Die neuen Röhren gestatten eine praktisch vollständige Ausnutzung einer vorhandenen Anzeigeflache bei leichter Auswechslungsmöglichkeit schadhafter Elemente und praktischer Unempfindlichkeit gegenüber Erschütterungen. Sie stellen damit eine wesentliche Verbesserung der Instrumentausrüstung, insbesondere für Flugzeuge und andere räumlich beengte und Erschütterungen ausgesetzte Fahrzeuge dar.
Eine für viele Zwecke der Erfindung besonders geeignete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anzeigeinstrumentes mit Schaltungsmitteln ist in Fig. 4 perspektivisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Röhre 33 in einem entsprechend angepaßten rechteckigen Metallgehäuse 34, bei dem die zwischen der Röhre und dem Gehäuse verbleibenden Hohlräume zur Unterbringung der für die Anzeige notwendigen Schaltmittel 35 benutzt werden. Das Gehäuse erfüllt dabei einerseits die Aufgabe, als Träger der Röhre und ihrer Schaltmittel zu dienen, und kann andererseits vorteilhaft dazu verwendet werden, durch Wahl des Werkstoffes, insbesondere Eisen, eine Abschirmung der Kathodenstrahlröhre 33 gegen elektrische und magnetische Beeinflussung von Nachbarröhren zu bewirken. Die dargestellte Ausführungsform sieht zugleich vor, die Schaufläche 36 nicht gewölbt, sondern eben auszuführen und dabei die Schalt- und Ablenkungsmittel für den Kathodenstrahl so zu bemessen, daß die Anzeige des Sollwertes 37, beziehungsweise bei dessen Unterdrückung die Anzeige der unmittelbaren Nachbarschaft, schmal und scharf erscheint, bei größeren Abweichungen jedoch zunehmend verbreitert wird. Zugleich sind an den Enden des Anzeigebereiches in der Röhre Auffangelektroden 38 vorgesehen, über welche beim Auftreffen des Kathodenstrahles mit Hilfe des dabei entstehenden Stromflusses eine Anzeige- oder Sicherheitsrelaiseinrichtung für die durch das Gerät angezeigte Betriebsgröße ausgelöst wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 enthält noch die weitere Besonderheit, daß die Anzeigefläche gegenüber der Vorderkante 39 des metallenen Gehäuses so weit zurückversetzt ist, daß die Leuchtanzeige durch Streulicht der Umgebung nicht unzulässig beeinträchtigt wird. Die vorstehenden und zweckmäßig schräg nach innen zurückgebogenen Kanten des Gehäuses können z. B. oben und unten noch mit kleinen Nasen oder Unterschneidungen 40 od. dgl. zum Herausziehen der ganzen Einheit bzw. zur Erleichterung des Auswechselns versehen sein. Gleichzeitig sind die ebenfalls schräg zurückgebogenen und dadurch als Anschlag für die Röhre 33 dienenden Seitenkanten vorteilhaft für die Anbringung von Skalen 41 auszunutzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Raumsparende Anzeigevorrichtung, insbesondere für Flugzeuge, mit einer mit rechteckig langgestreckterSchaufläche versehenen Kathodenstrahlröhre mit linienförmig ausgeblendetem Elektronenstrahl, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) der auf der ebenen oder schwach gewölbten Schaufläche erscheinende Elektronenstrahl ist strichförmig und wird in der Richtung senkrecht zum Strich, parallel zu sich selbst entsprechend der Meßgröße verschoben, b) die Anode (29) ist entsprechend dem gewünschten Strich (20 bis 24) schlitzförmig ausgeführt, c) eine Mehrzahl von flachen, mit ihrer Schaufläche vertikal angeordneten Kathodenstrahlröhren (2 bis 6) ist nebeneinander angeordnet, d) die Skalen (15 bis 19) sind so ausgebildet und angeordnet, daß alle Sollwerte (10 bis 14) eines bestimmten Betriebszustandes, z. B. für die mittlere Reisegeschwindigkeit eines Flugzeuges, miteinander fluchten, e) durch entsprechend bemessene Steuer- bzw. Sperrspannungen ist die Sollanzeige wesentlich geschwächt, und nur die Abweichungen vom Sollwert werden voll angezeigt.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kreise so ausgebildet und bemessen sind, daß für alle Kreise gleiche Röhren (2 bis 9) verwendbar und diese austauschbar sind.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Röhren für Linearanzeige (2 bis 6) auch die Röhren (7 bis 9) für Polarkoordinatenaufzeichnung, z. B. Kreiselanzeiger, künstlicher Horizont usw., eine rechteckige Schaufläche aufweisen und daß die Anordnung so getroffen ist, daß bei größeren Abweichungen nur noch ein Teil der Strichmarke auf die Schaufläche fällt.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung in Flugzeugen das Instrumentenbrett schftzwabenförmig ausgebildet ist und die linearen Zeigergeräte (2 bis 6), z. B. Drehzahl-, Höhenanzeiger usw., hochkant und mit ihren Breitseiten nebeneinander angeordnet sind, während Polarinstrumente (7 bis 9), z. B. für die Kreiselanzeige, künstlicher Horizont usw., waagerecht und mit ihren Schmalseiten nebeneinander angeordnet sind.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre (33) in ein metallenes Gehäuse (34) eingesetzt ist, welches, in Kastenform ausgeführt, auch die Schaltmittel für die Röhre (33) enthält und letztere gegen Nachbarröhren abschirmt.
6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefläche (36) gegenüber der Oberfläche des Anzeigebrettes bzw. der Vorderkante (39) des Gehäuses (34) zurückversetzt ist.
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kathodenstrahlröhre an den Enden der Anzeigefläche (36) eine bzw. je eine Auffangelektrode (38) angeordnet ist, durch welche beim Auftreffen des Kathodenstrahls mit Hilfe des entstehenden Stromflusses eine Anzeige- oder Sicherheitseinrichtung betätigt wird. B. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefläche (36) der Kathodenstrahlröhre (33) senkrecht eben und in Verbindung mit den Ablenkungsmitteln des Kathodenstrahles so bemessen ist, daß die Anzeige des Sollwertes (37) oder bei dessen Unterdrückung die der unmittelbaren Nachbarschaft schmal und scharf, bei größeren Abweichungen vom Sollwert jedoch zunehmend verbreitert erscheint. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 700 967, 760 824, 823 910, 856 672, 887 550; schweizerische Patentschrift Nr. 176 143; französische Patentschriften Nr. 810 670, 901748; USA.-Patentschriften Nr. 2 189 583, 2 240 304, 2 449 339, 2 464 190.