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Funktionsfehlersicheres Display fUr Waagen Die Erfindung betrifft
ein funktionsfehlersicheres Display fur Waagen, bei welchen die Gewichtswerte digital
angezeigt werden und zusätzliche Bedienungsorgane und Anzeige-Symbole für die Betriebszustände
und Bedienungsoperationen an der Waage vorhanden sind.
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Es ist allgemein Ublich, bei Waagen die Anzeige für Gewichtswerte,
die Anzeigesymbole und die Bedienungsorgane vorwiegend in der Vorderpartie anzuordnen.
Hierzu werden meistens digitale Ziffernanzeigeröhren oder "Sieben-Segment-Anzeigen",
Signallampen und Bedienungstasten an verschiedenen Gehduse- oder Rahmenteilen angeschraubt
oder anderweitig befestigt. Analoge Anzeigen werden mit elektrischen Zeigerinstrumenten
gemacht. Solche Displays bestehen aus vielen verschiedenen Einzelteilen, die in
der Fertigung viel Bearbeitungs- und Montagezeit erfordern, was sich natUrlich ungunstig
auf die Fertigungskosten auswirkt. Bei einer solchen Vielzahl von unterschiedlichen
Teilen verschiedener Hersteller kommt es auch immer wieder zu dispositionellen Schwierigkeiten
in der Materialbeschaffung und der Bereitstellung dieser zahlreichen Teile fur die
Montage.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein funktionsfehlersicheres und kostengUnstige
Display zu schaffen, das mit Methoden der Großserienfertigung
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somit rationell produziert werden kann und das daher vom technisch/elektronischen
Aufwand her optimal ist.
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Dies wird erfindungsgemaß erreicht durch die im kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruchs definierten Merkmale.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteranspruchen
hervor.
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Die nachstehende Beschreibung der Erfindung dient zusammen mit den
Zeichnungen der weiteren Erläuterung. Es zeigen Fig. 1 die Gesamtansicht einer Waage,
Fig. 2 eine Gestaltung eines Displays in der Draufsicht, Fig. 3 einen Querschnitt
des Displays, Fig. 4 Elektroden-Konfiguration einer Ziffer, Fig. 5 bis 7 Anzeige
der richtigen und mit Fehlern behafteten Ziffer 11311, Fig. 8 Schema einer elektrischen
Ansteuerung.
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Bei der Beschreibung soll nicht auf die Theorie und die verschiedenen
Arten und Besonderheiten von Flussigkristall-Anzeigen, im folgenden FK-Anzeigen
genannt, eingegangen werden. Der Erläuterung der Erfindung soll eine FK-Anzeige
nach dem Prinzip der dynamischen Streuung (Dynamic Scattering Mode oder DSM) zugrundege
legt werden. Hierbei ist der FK zwischen zwei transparenten Elektroden (Front- und
RUckelektrode), von denen mindestens die eine dem abzubildenden Muster entsprechende
Konfiguration besitzt. Bei Aktivierung der Elektroden fließt ein gewisser Strom
durch den FK, der eine Störung der einheitlichen Kristallanordnung bewirkt, (hydrodynamische
Turbulenz), die sich in einer Trübung des FK
entsprechend seiner
Elektroden-Konfigurationen zeigt. Die anderen möglichen Prinzipien von FK-Anzeigen
sind aber fUr die Erfindurig genau so geeignet.
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Fig. 1 zeigt eine Waage 2 mit einem elektrischen Meßsystem, das, wie
nicht naher zu erldutern, dafur sorgt, daß die auf der Lastschale 1 aufgebrachte
Masse dem Werte nach auf dem Display 3 angezeigt wird. Dieses Display 3 ist in Fig.
2 in der Draufsicht gezeichnet. Es enthält die eigentliche Meßwertanzeige, bestehend
aus den vier Ziffern 4 in einer weiter unterteilten Sieben-Segment-Ausführung, wie
in Fig. 4 näher beschrieben, dem Dezimalpunkt 5 und dem Dimensionszeichen "kg" 6
oder g 7.
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Des weiteren sind nachstehende Anzeigesymbole, die den Betriebszustand
der Waage anzeigen, angeordnet: Range I 8: Anzeige für den augenblicklich eingeschalteten
Meßbereich der Waage, z.B. 200 g.
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Range II 9: Anzeige für einen weiteren Meßbereich der Waage, z.B.
2 kg.
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Print 10 : Anzeige, wenn die Waage bereit zum Drucken ist, d.h.
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wenn der angezeigte Meßwert in einen nicht dargestellten Printer
abgedruckt werden kann.
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Tare 11 : Anzeige für Tarierung, d.h. wenn ein Tariervorgang vorausgegangen
ist.
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ERROR 12, 13: Anzeige, wenn die Meßwertanzeige gestört ist, sei es
durch einen internen Defekt oder wenn die Waage
auf dem falschen
Meßbereich steht bzw. überlast auf der Lastschale 1 hat. Dieses Anzeigesymbol ist
funktionsfehlersicher ausgefuhrt. Es ist in zwei Teilsymbole aufgespalten, nämlich
der obere Teil des Wortes ERROR 12 und direkt darunter der untere Teil des Wortes
ERROR 13. Beide Teilsymbole werden von der Elektronik (nicht dargestellt) separut
angesteuert.
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Im Fehlerfalle, z.B. wenn ein Leitungsbruch zum Anzeigesymbol ERROR
12 oder 13 vorliegt, leuchtet nur eine Hälfte auf und es ist erkennbar, daß irgendwo
in der Anzeige eines Fehlers ein Defekt vorhanden ist.
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Neben diesen Anzeigesymbolen ist auf dem Display 3 eine optoelektronische,
quasi analoge Anzeige, die Ubersichtsanzeige 14, angeordnet. Diese quasi analoge
Anzeige dient dem überschlägigen Ablesen der Waage und hat sich in der Praxis, z.B.
beim Einwägen von Substanzen oder bei Waagen mit subtraktiven Tariereinrichtungen
bewdhrt. Subtraktive Tariereinrichtungen bieten die Möglich keit, die Waagenanzeige
innerhalb eines Meßbereiches beliebig auf den Wert "O" zu setzen und von dieser
"O" an weiterzuwiegen. Zu beachten ist der dadurch eingeschränkte verbleibende Netto-Wiegebe
reich. Diese Ubersichtsanzeige 14 besteht aus zehn Markierungen 15, die linear übereinander
angeordnet sind und von denen eine Markierung, z.B. 16, aktiviert ist, d.h. aufleuchtet
und einen Lichtzeiger darstellt. Die Aktivierung des Lichtzeigers bzw. die elektrische
Ansteuerung der Markierungen 15 kann einfach von den vordersten Stellen der digitalen
Meßwertanzeige bzw. Ziffer 4 abgeleitet werden.
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Eine weitere quasi analoge Anzeige, die Tarawertanzeige 17, ist neben
der Ubersichtsanzeige 14 angeordnet. Wieder besteht sie aus
zehn
Markierungen, von denen eine Markierung 18 aktiviert ist.
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Die Aktivierung ist dieses Hal von dem Tarawert abgeleitet, d.h.
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Markierung 18 zeigt an, daß 60% vom Meßbereich der Waage tariert ist.
Beide Anzeigen, die Übersichtsanzeige 14 und die Tarawertanzeige 17, nebeneinander
angeordnet, erlauben auf einfache eise dem Benutzer der Waage, auf einen Blick einen
groben Überblick über Brutto-Netto-Tarawert zu geben.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Display 3. Die Frontglasplatte
25 tragt an ihrer hinteren Seite die transparenten Frontelektroden 25 für alle auf
dem Display 3 anzuzeigenden Ziffern 4, Quasi-Analogskalen und Anzeigesymbole, In
geringerem Abstand ist die Rückglasplatte 27 angeordnet, die Träger der RUckelektroden
28 aller anzuzeigenden Ziffern 4, Analogskulen und Anzeigesymbole ist. Die Konfigurationen
dieser Front- und Rück elektroden 26, 28 sind in der Regel verschieben. Der Abstand
@ schen Front- und Rückglasplatte 26 und 27 ist mit dem FK 29 an gefüllt.
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Auf der Frontglasplatte 25 sind auf der Vorderseite die Bedienungsorgane
19 bis 23 in sinnvoller Zuordnung zu den Anzeigenbolen 8 bis 11 angebracht. Sie
sind als Berührungstasten ausgebildet. Ein Berühren bedeutet einen Bedienungsvorgang,
wie z.B.
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"Tarieren" 22 und 23 oder Umschalten in Meßbereich "Range @" @@ Zu
diesem Zweck sind elektrisch leitende Flächen, die Bedienungsorgane 19 bis 23, über
einer leitenden @@@@@alschiebe 24 @@ ringen Abstand angeordnet. Beim Berührungs
der Wasser mit den @@ des Benutzers wird @@ Stromfluß zwischen Bedienungsorganen
schriebener
Weise (da bei BerUhrungsschaltern allgemein bekannt) mittels einer Elektronik in
ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches einmal das zugehörige Anzeigesymbol
8 bis 11 aufleuchten läßt und zum anderen den Betriebszustand oder die Änderung
desselben veranlaßt. Um sich gegen zufällige Berührung abzusichern und damit eventuellen
Falschbedienungen vorzubeugen, kann, wie bei den Bedienungsorganen 22 und 23 für
das Tarieren gezeigt wird, die BerUhrstelle zweifach angeordnet werden. Es ist dann
beim Tarieren erforderlich, daß beide BerUhrstellen gleichzeitig betätigt werden,
was "zufällig" sehr unwahrscheinlich ist.
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Grundsätzlich können die BerUhrtasten auch auf kapazitiver Basis aufgebaut
werden. Die leitenden Flächen der Bedienungsorgane 19 bis 23 sind dann Teil eines
Kondensators, dessen Kapazitöt beim Berühren verändert wird.
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Im praktischen Betrieb, insbesondere in schmutziger Atmosphäre werden
häufig sogenannte Arbeitsschutzhauben benutzt. Dies sind transparente Plastikhauben,
welche Uber die ganze Waage (außer er Lastschale) gestülpt werden und so den Schmutz
von der Waage abholten.
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Das Bedienen der Bedienungsorgane 19 bis 23 wöre in diese. Fall umständlich.
Es ist deshalb vorteilhaft, diese Arbeitsschutzhouben innen an den Berührstellen
der Bedienungsorgone 19 bis 23 (z.B. durch Bedrucken) mit einer elektrisch leitenden
Zone zu versehen und die Betätigung der BerUhrtcsten einfach durch Drücken auf die
Arbeitsschutzhaube, die nicht dicht anliegt, vorzuneh@en.
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Die funktionsfehlersichere Anzeige der Meßwerte Ait den Ziff 4 geschieht
gemäß Fig. 4. Man erkennt. daß dis Ublichen siel Ragm ke (a bis g) in je 2 Fojlseg@
@, un a b, und @
aufgegliedert sind. Die beiden Segmenthälften sind
jeweils getrennt kontaktiert, so daß sie unabhängig voneinander angesteuert werden
können. Jede anzuzeigende Ziffer 4 besteht also aus zwei Teilziffern, nämlich der
Teilziffer, dargestellt durch die Segmente a1 b1 bis g1 und der Teilziffer, dargestellt
durch die Segmente a2 bz bis g>. Eine Ansteuerungsart ist in Fig. 8 gezeigt.
Wie erwähnt, ist es bei Waagen üblich, wegen der Funktionsfehlersicherheit zweikanalige
Meßwertverarbeitung zu machen.
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Die Meßwerte werden dabei mit Kanal I 41 und getrennt mit Kanal II
42 von dem Meßwertgeber 40 der Waage aufgenommen und verarbeitet. Die tleßwerte
von Kanal I 41 werden über Decoder 43 den einen Teilziffern, bestehend aus den Segmenten
al bis 91 und die Meßwerte von Kanal II 42 werden mittels Decoder 44 den anderen
Teilziffern, bestehend aus den Segmenten a2 bis g2' wie in Fig. 8 an einer Stelle
45 des Meßwertes gezeigt, zugeführt Bei fehlerloser Anordnung gemäß Fig. 8 wird
der Benutzer der Waage 2 beide Teilbilder als eine Ziffer ablesen. Die Zahl 3" wird
dann gemaß Fig. 5 erkennbar sein.
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Tritt ein Fehler in der Anordnung gemäß Fig. 8 auf, so wird, wenn
der Fehler in der Meßwertverarbeitung, z.B. in Kanal I 41 liegt, der Vergleicher
46 diesen Fehler erkennen und das Anzeigesymbol "ERROR" 12, 13 durch Doppelansteuerung
funktionsfehlersicher (wie zuvor beschrieben) anzeigen. Bei einem Fehler in einer
Stelle 45 der Anzeige, z.B. durch Leitungsbruch im Segment a2, wird die Zahl 3",
wie in Fig. 6 gezeigt, erscheinen. Wenn ein Segment z.B.
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durch Defekte im Decoder 43 und 44 dauernd aktiviert bleibt - nehmen
wir an f1 - so wird die Zahl "3", wie in Fig. 7 gezeigt, erscheinen. In beiden Fällen
(Fig. 6 und Fig. 7) ist ein Fehler in
der Anzeige durch Fehlen oder
durch dauerndes Aufleuchten einer Segmenthdifte 91 und g2 erkennbar.
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Es lassen sich aber auch bei der quasi analogen Ubersichtsanzeige
14 und der Tarawertanzeige 17 Kontaktierungen einsparen, wenn man jeweils die Segmente
gleicher Wertigkeit, beispielsweise die 5. Markierung von der Ubersichtsanzeige
14 mit der 5. Markierung von Tarawertanzeige 17 verbindet und mit einem elektronischen
Schalter die jeweiligen RUckelektroden 28 der quasi analogen Ubersichts- und Tarawertanzeige
14, 17 sequentiell aktiviert (multiplexen).
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Ohne nennenswerten Aufwand ist bei diesem Display 3 auch eine Kombination
von digitaler Meßwertanzeige mittels Ziffern 4 und einer quasi analogen, in Form
einer lesegmentigen, kreisbogenförmig angeordneten Rundungsanzeige 31 möglich. Diese
Rundungsanzeige 31 mit ihren Markierungen 32 erlaubt noch über die letzte- Digitalstelle
hinaus eine Interpolation des Meßwertes. Würde diese Stelle anstatt in quasi analoger
Anzeige ebenfalls in digitaler Anzeige ausgeführt werden, so ergäbe dies eine sehr
unruhige Anzeige, da diese Stelle immer von einer Zahl auf die andere springen würde.
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Weiter bietet diese Rundungsanzeige 31 die Möglichkeit, jeden digitalen
Meßwert, insbesondere aber den Wert 1100001', exakt auf 1/10 Intervall der letzten
Digital stelle einzustellen.
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Zur besseren Ablesung des Displays 3 ist es günstig, die vordere Seite
der Frontglasplatte 25 mit einem Antireflexbelag zu versehen.
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Dieser kann aufgedampft sein oder durch leichtes Mattieren der Oberfläche
erzeugt
werden. Letzteres hat noch den Vorteil, daß die Konturen einer Ziffer 4 weichere
Übergänge haben, was fUr die Ablesung als angenehm empfunden wird.
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Die integrierte Zusammenfassung von Anzeige fUr Meßwerte und Anzeige-Symbie
und die Anordnung der Bedienungsorgane auf dem Display 3 bringt dem Benutzer der
Waage Vorteile, da er alles griffgUnstig in einem Gesichtsfeld beisammen hat. Die
Verwendung von FK-Anzeigen, die infolge geringer Leistungsaufnahme keine zusützlichen
Erwarmungsprobleme in die Waage bringen und somit für Anwendungen bei Waagen prädestiniert
sind, erlaubt es außerdem, durch gleichartigen Fertigungsprozeß die Bedienungsorgane
mit den Anzeigeorganen auf einem Glaskörper zu vereinigen. Zusätzliche und meist
getrennte Anbringung von Gewichtsanzeige, Signallampen, Schalter, Taster einschl.
Verriegelungen, Meßinstrumente als Ubersichtsanzeige einschließlich der jeweiligen
Beschriftungen der Anzeige- und Bedienungsorgane entfallen und werden alle gemeinsam
auf einem Körper, z.B. einer Glasscheibe, aufgebracht. Die Vereinfachung des Aufwandes
ist erkennbar.
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Werden die Bedienungsorgane in Form von Berührungstastern ausgeführt,
so kommen weitere Vorteile hinzu. Einmal ist das Display 3 mit den Bedienungsorganen
staub- und wasser-dicht und einfach zu reinigen, da es keine Kanten, Spalten etc.,
wie mechanische Tastaturen, aufweist; zum anderen tritt kein Verschleiß durch das
Fehlen n,echanisch bewegter Teile auf.