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Thermometerartisre Anzeigevorrichtung Die Erfindung betrifft Instrumente
mit Bandanzeige oder Anzeigevorrichtungen zur Anzeige elektrisch darstellbarer Größen
in der norm einer thermometerartigren Säule, die eine Höhe entsprschend dem Wert
der Größe besitzt. Üblicherweise enthalten solche Geräte ein endlose Band, welches
an einem Punkt seiner kußenfläche mit einem Index oder einer Markierung versehen
ist. Oft ist der Index einfach das Ende eines farbigen eils des Bandes. Das endlose
Band wird gewöhnlich an einem Ende über eine Antriebs trommel und an dem anderen
Ende über eine Umlenkrolle innerhalb eines Gehäuse: geführt. Die Umlenkrolle hat
einen relativ kleinen Durchmesser im Vergleich mit der Antriebstrommel. Eine Frontplatte
des Gehäuses ist gewöhnlich mit einem Sichtfenster versehen, und das Band ist hinter
dem Fenster beweglich, so daß es durch das Fenster sichtbar ist, wenn das Band durch
das zugehörige Instrument oder d,ergleichen verstellt wird. Üblicherweise ist das
Fenster auch langgestreckt und ist längs einer Kante mit einer Skala oder Eichung
versehen.
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Das Band besitzt eine Anzeigesäule, welche zunehmend durch die langgestreckte
Offnung sichtbar wird und mit der Skala zur Erzeugung einer Anzeige des Eingangssignals
zusammenarbeitet.
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Geräte dieser Art verwenden im allgemeinen ein Paar von Rollen, von
denen eine angetrieben ist, welche ein endloses Band tragen.
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KonstruktionserFordernisse machen es üblicherweise notwendig, daß
das Band stark, hinsichtlich seiner Abmessungen stabil und in hohem Maße verschleißfest
unter ungünstigen Umgebungsbedingungen ist. Daher werden sole Bänder gewöhnlich
aus mit Kunststof:C (Neopren) imprägniertem Gewebe hergestellt, welches notwendigerweise
undurchsichtig ist, und werden im allgemeinen mit hell kontrastierenden Farben gefärbt,
derart, daß die Grenzlinie zwischen den Farben die Oberseite einer Quecksilbersäule
in einem Thermometer zu markierten scheint. Die Natur eines solchen endlosen Bandes
und die an diese gestellten Anforderungen haben im allgemeiaen nicht die Verwendung
von durchsichtigen Materialien gestattet. Daher war es nicht möglich, das Band von
der Rückseite her zu beleuchten, um Instrumente zu schaffen, die für Wachtbetrieb
geeignet sind Zwar kann ein übliches undurchsichtiges endloses Band eingefärbt und
von vorn beleuchtet werden, so daß es unter Nachtbedingungen ablesbar ist. Es ist
aber praktisch unmöglich, solche Instrumente in der Weise aufzubauen, daß ein Farbwechsel
zur Anzeige der Bewegung des Anzeigegliedes zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen
unter Nachtbedingungen möglich ist, wie es von verschiedenen militärischen Spezifikationen
verlangt wird. Ein Beispiel solcher warbänderungen ist die rote Grenzlinie, die
häufig bei Geschwindigkeitsanzeigern oberhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches
zu finden ist oder die bei Druckmessern oberhalb eines kritischen Druckes zu finden
ist, um vor möglichen Gefahren zu warnen.
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Nach der Erfindung wird eine thermometerPrtie Anzeigevorriehtung geschaffen,
bei welcher ein selbsttragendes Band längs einer rührung beweglich ist, die in einem
Gehäuse gebildet ist, derart, daß die Bewegung des Bandes nach Maßgabe des Ringangssignals
durch ein Fenster in dem Gehäuse sichtbar ist, um eine thermometerartige Anzeige
entsprechend dem Eingangssignal zu liefern.
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Da das Band nicht endlos ist, wie in üblichen Anzeigevorrichtungen
dieser-Art, und selbsttragend ist, so daß es in Längsriehtung in einer wührung in
dem Gehäuse bewegt werden kann, ist eine Vorderkante des Bandes in dem Sichtfenster
sichtbar, um den Wert des Eingangssignals anzuzeigen. Im Gegensatz zu üblichen Instrumenten,
die ein undurchsichtiges Band erfordern, auf welchem die Vorderkante der lhermometersäule
durch eine Rarb- oder Kontrast änderung simuliert wird, gestattet die Erfindung
die Verwendung einer Beleuchtung von hinten oder im Durchlicht, derart, daß die
Lichtquelle durch den nicht von dem Band abgedeckten Teil des Sichtfensters hindurch
sichtbar ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsforin der Erfindung wird
ein dünnes flexibles selbsttragendes Federstahlband, das auf eine Trommel aufgewickelt
ist, von der Trommel längs Führungen geführt, die sich in dem Gehäuse an dem Sichtfenster
vorbei erstrecken, so daß, wenn die Trommel von einem Elektromotor gedreht wird,
die Vorderkante des Bandes das Steigen und Sinken einer Thermometersäule in dem
Sichtfenster simuliert. Verschieden gefärbte durchsichtige oder durchscheinende
Abschnitte hinter dem Band, die durch das Sichtfenster hindurch sichtbar sind, können
verwendet werden, um bequeme Anzeigen einer Änderung von einem Arbeitsbereich der
angezeigten Größe zu einem anderen zu ermöglichen. Das Band kann auch aus Messing,
Titan oder anderen Materialien hergestellt sein, die die erforderlichen Eigenschaften
besitzen.
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Es kann an der Trommel ein Wandler vorgesehen sein, derart, daß sein
Ausgangssignal ein Maß für die Winkelstellung der Trommel ist und damit für die
Höhe der simulierten Thermometersäule. Ein Komparator, der an der Signaldifferenz
zwischen dem Wandlersignal und dem Eingangssignal der Anzeigevorrichtung anliegt,
kann so geschaltet sein, daß er den antriebsmechanismus derart speist, daß die Differenz
zwischen den zu vergleichenden Signalen zu Null gemacht wird. Der Antriebsmechanismus
kann ein Motor, ein magnetbetätigter Schrittschalter oder irgendein anderer gleichwertiger
elektromechanischer Antrieb sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 ist eine Seitenansicht,
teilweise weggeschnitten, einer Anzeigevorrichtung nach der Erfindung und teig.
2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 1.
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Bei der tusführungsSorm von tig. 1 und 2 enthält ein Gehäuse 10, das
mit einem Sichtfenster ii versehen ist, eine Trommel 12, die auf einer aus dem Gehäuse
herausragenden Welle 13 drehbar ist.
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Auf die Trommel ist ein dünnes Federstahlband 14 aufgewickelt, welches
sich von dort um eine auf einer Welle gelagerten Umlenkrolle nach unten zwischen
eirT durchscheinenden Scheibe 16 und einem Sichtfenster i1 erstreckt. Im wesentlichen
längs seiner gesamten Bahn ist das Band 14 von Führungen 17 gehalten, die mit dem
Gehäuse aus einem Teil hergestellt sind. Solche führungen sind auf beiden Seiten
des Bandes 14 vorgesehen,und die Breite der Führung ist wenigstens ein paar Millimeter
breiter als die Bandbreite, um die Gleitreibung zwischen Band und Führung gering
zu halten.
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Die Trommel 1? ist über einen Schneckentrieb 18 mit einem Gleieh.stromantriebzmotor
19 verbunden. Fin an der Trommel 19 angebrachter Wandler 20 liefert einen elektrischen
Ausgang nach Maßgabe der Winkelstellung der Trommel relativ zu einem festen Referenzwinkel.
Der Wandlerausgang ist zusammen mit der Leitung, welche das Ringangssignal der Vorrichtun
führt, mit einem Komparator 21 verbunden. Der Ausgang des Komparators ist mit dem
Gleichstromantriebsmotor 19 derart verbunden, daß der Antriebsmotor die Trommel
1? dreht,um das Band in eine Lage zu bringen, die der Differenz Null zwischen dem
Rückführsignal von dem Wandler 20 und dem Eingangssignal entspricht.
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Die durchscheinende Scheibe 16 enthält einen von hinten beleuchteten
Block, vorzugsweise aus klarem durchscheinendem Kunststoff, in welchem eine oder
mehrere Gluhlampen 23 geringer Leistung eingebettet sind. Die Anzahl und Größe der
Glühlampen ist ausreichend, um den Block gleichmäßig zu beleuchten. Die Glühlampen
27 sind, wie dargestellt, in einem Stromkreis geschaltet, der mit einer Spannungsauelle
für die Glühlampen verbindbar ist. Vorzugsweise ist beispielsweise durch ein ( nicht
dargestelltes ) Potentiometer dafür gesorgt, daß die Helligkeit der Glühlampen einstellbar
ist, um maximale Wandlungsfähigkeit über einen weiten Bereich von Sichtbedingungen
von hellem Sonnenlicht bis zu Nachtzeit zu erhalten.
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Die Vorderfläche des Blocks 22 ist mit Oberflächenbeschichtunaen 24a,
24c und 24b versehen, die durchscheinend und von verschiedener narbe sind, um leicht
die Bereiche der Anzeigeskala unterscheiden zu können, die sie repräeentieren. Die
Beschichtungen 24 können die h1orm von dünnen durchscheinenden Kunststoffstreifen
haben, die beispielsweise einige Millimeter Dicke besitzen und auf die Oberfläche
des Blocks 22 aufgeklebt sind. Die Beschichtungen können auch von verschieden gefärbten
durchscheinenden warbschichten gebildet werden, die auf den Block aufgetragen sind.
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Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, daß der Block 22 durchscheinend
ist. Er kann beispielsweise durchsichtig sein, wobei durchscheinende Beschichtungen
eine ausreichende -Lichtstreuung über die Oberfläche der Scheibe hinweg bewirken.
Die Beschichtung 24a kann grün oder weiß sein, 94b kann gelb sein und die Beschichtung
24c kann rot sein, um die zunehmende Gefahr anzuzeigen, die mit dem angezeigten
Parameter verbunden ist. Auf diese Weise kann eine sehr wandlungsfähige und leicht
ablesbare Anzeigevorrichtung geschaffen werden, die unter sehr stark verschiedenen
Lichtverhältnissen sichtbar ist.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist vorzugsweise eine Skalenmarkierung
25 auf dem Gehäuse 10 neben einer Kante des Sichtfensters 11 angebracht. Das Gehäuse
kann auch mit Farbmarkierungen 26 versehen sein, die parallel zu denen der Beschichtungen
2M sind. Die Markierungen 26 können für Tagbetrieb verwendet werden. Sie können
auch ein Bild der Arbeitsbereiche der Anzeigevorrichtung vermitteln, auch wenn das
Band 14 den größten Teil des Sichtfensters abdeckt. Skalenmarkirungen 25 , oder
wenigstens diejenigen, die die größeren Skalenunterteilungen anzeigen, können durch
das Gehäuse 10 hindurchgeschnitten sein, so daß die Skala durch die durchsichtige
Scheibe 16 beleuchtet ist.
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Es ist auch erkennbar, daß, wenn das Band 14 von seiner vollständig
untersten Stellung in dem Sichtfenster sich nach oben bewegt, es unterhalb seiner
Vorderkante 14a ein fortlaufendes Band von Licht freiliegt, dessen Länge proportional
dem Wert des Eingangssingnals ist, und welches seine Farben ändert, wenn das Eingansignal
von einem vorgegebenen Bereich in den nächsten übergeht.
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Für Tagbetrieb oder in Fällen, wo eineHintergrund-beleuchtung nicht
erforderlich ist, kann die freigegebene Oberfläche der Beschichtung
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hinreichend reflektierend gemacht werden, so daß ein Band von Farbe in starkem Kontrast
zu dem beispielsweise einfachen Schwarz des Bandes erzeugt wird, wenn das Band angehoben
wird. Das Gesamtergebnis vom Gesichtspunkt der Sicherheit, Genauigkeit, Ablesbarkeit
und des Aussehens ist eine deutliche Verbesserung gegenüber bekannten Vorrichtungen
diesr Art.
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Vorteilhafterweise kann das Gehäuse 10 aus einer kleinen Anzahl von
gespritzten Kunststoffteilen vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen oder einem ähnlichen
Material von hoher Schmierfähigkeit bestehen, was die Bewegung des Bandes 14 in
den davon gebildeten führungen erleichtert. Die Führung 17 enthält Führungsglieder
17a und 17b,die um den Umfang der Rolle 15 und Trommel 12 herumgeführt sind, um
eine zusätzliche Halterung des Bandes in Punkten wesentlicher Kriimmung vorzusehen.
Nur eine Seite der Führung 17 ist in wig. 1 dargestellt. Die andere Seite ist das
Spiegelbild der unteren Seite und ist in der in Fig. 1 abgeschnitten dargestellten
windung des Gehäuses 10 vorgesehen. Das Band 14 muß flexibel, sehr beständig und
in der Lage sein, unter ungunstigen Umgebungsbedingungen zu funktionieren. Es ist
wichtig, daß das Band 14 selbsttragend ist, welcher Ausdruck her verwendet wird,
um seine Fähigkeit zu bezeichnen, sich in der angegebenen Weise in der Führung 17
zu bewegen, wenn die Trommel 12 gedreht wird, ohne daß es Schleifen bildet, sich
faltet oder in einer solchen Weise biegt, daß dies eine genaue Anzeige stören würde.
In ähnlicher Weise bedeutet der Ausdruck " flexibel ", wie er hier verwendet wird,
den Grad von wlexibilität, der für die richtige Funktion der Anzeigevorrichtung
erforderlich ist. Die Breite des Bandes 14 ist größer als die des Sichtfensters
11, so daß es das gesamte Fenster ausfüllt. Wenn beispielsweise das Sichtfenster
sechs Millimeter breit ist, kann ein Band von neun Millimeter Breite
verwendet
werden. Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
das Band ein leil aus 1 1/2 bis zwei Millimeter dickem rostfreien Federstahl mit
einer schwarzen Oxydoberfläche, was eine hohe Beständigkeit und gute Flexibilität
und Handhabbarkeit gewährleistet. Vorzugsweise ist die Umlenkrolle 15 an ihrem Rand
geringfügig konvex,-uin das Band zu zentrieren.
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Der. Komparator 21 bildet für sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung
und jede Subtraktions- oder Vergleichsschaltung, die mit den zu verwendenden Ansprecheigenschaften
und Bingangsniveaus verträglich ist, kann benutzt werden. Ein Anzeigefenster 27
kann unmittelbar unterhalb des Sichtfensters vorgesehen werden, so daß es von der
Scheibe 17 beleuchtet wird und von dem Band am unteren Ende seines Weges abgedeckt
wird, um anzuzeigen, daß die Anzeigevorrichtung abgeschaltet ist. Im Gegensatz dazu
kann, wenn die Anzeigevorrichtung angeschaltet ist, dafür gesorgt werden, daß das
Band eine unterste Stellung unmittelbar oberhalb des Anzeigefensters einnimmt. Eine
andere Möglichkeit besteht darin, daß ein heller abgedeckter Pleck auf dem Band
gerade unterhalb der Oberkante des Sichtfensters anzeigt, daß die Anzeigevorrichtung
abgeschaltet ist.