DE2615459B1 - Verfahren zum aussteuern eines digitalmessgeraetes - Google Patents

Description

• Durch die vorgeschlagene Umwandlung der Änderungsfrequenz in eine analoge Spannung und das Einleiten dieser Spannung in verschiedene den jeweils abzuschaltenden Ziffernanzeigeglieder zugeordnete Kanäle über Schwellwertschalter ist ein schaltungstechnisch einfaches Mittel gegeben, welches es mit verhältnismäß niedrigem Aufwand an diskreten Schaltelementen ermöglicht, die angegebene Aufgabe zu lösen. Die Schwellwertschalter können dabei grundsätzlich beliebige Tore sein, die nur für Signale mit bestimmtem Mindestpotential passierbar werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, hier ebenfalls wieder Operationsverstärker einzusetzen, da bei diesen durch Spannungsgegenschaltung die Schalthysterese vergrößert und auf vorgegebene Werte eingestellt werden kann.
• Um sowohl den positiven wie auch den negativen Teil des differenzierten Eingangssignals ausnützen zu können, ist es vorteilhaft, wenn zum Aufbau der Schwellwertschalter jeweils zwei Operationsverstärker mit gleicher Schwellwertspannung parallel geschaltet werden, wobei das vom Differentiator gelieferte Signal einmal dem nichtinvertierenden und einmal dem invertierenden Eingang der beiden Verstärker zugeleitet wird. Die Verstärkerausgänge sind alsdann über Gleichrichter zusammenzuführen und mit der Basis eines Schalttransistors zu verbinden, der dem jeweils abzuschaltenden Ziffernanzeigeglied zugeordnet ist.
• Die Verschaltung ist dann so vorzunehmen, daß das Tor mit dem kleinsten Eingangsschwellwert auf dem der letzten Ziffer zugeordneten Schalttransistor einwirkt und das Tor mit dem nächst höheren Eingangsschwellwert auf den der vorletzten Ziffer zugeordneten Schalttransistor und so fort.
• In der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel wiedergegeben, daß für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Das Schaltungsbeispiel wurde speziell für mV-Meter ausgearbeitet, die im chemischen Bereich als Endpunktanzeigeinstrumente für Titrationen geeignet sind. Es weist insgesamt vier Ziffernanzeigeglieder auf. von denen die beiden letzten abschaltbar sind. Das Schaltungsprinzip läßt sich aber, wie leicht zu erkennen, auf beliebig viele abschaltbare Glieder erweitern.
• Der Eingang 1 der dargestellten Schaltung ist über die Signalleitung 2 mit dem Digitalmeßgerät 3 verbunden.
• Das Digitalmeßgerät 3 weist die Ziffernanzeigeglieder 4; 5; 6 und 7 auf, die beispielsweise Ziffernanzeigeröhren mit mehreren hintereinander angeordneten Leuchtelektroden oder auch Halbleiter-Anzeigeglieder sein können. Die Anzeigeglieder können abgeschaltet werden, wenn ihre normalerweise auf Massepotential liegenden Schaltelektroden 4'; 5'; 6'; 7' auf positives Potential angehoben werden. Bei der dargestellten Schaltung kann dies mit Hilfe der Schalttransistoren T1 und T2 geschehen.
• Der Eingang 1 liegt - gleichstrommäßig durch C1 getrennt - zusätzlich an dem verstärkenden Differentiator 8. Dieser Differentiator arbeitet mit dem Differentiationsglied R 2; C1 nach der Funktion R 1 und C2 vermeiden ein unerwünschtes Differenzieren hochfrequenter Eingangssignal-Anteile. Das verstärkte differenzierte Signal tritt am Ausgang 9 des Differentiators auf und wird über die Signalleitung 10 den Schwellwertschaltern 11 und 12 zugeführt. Diese Schwellwertschalter werden im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils durch einen Operationsverstärker V3 bzw. V4 gebildet und es wird das Signal dem invertierenden Eingang von V3 sowie dem nichtinvertierenden Eingang von V4 zugeleitet. Die Verstärker sind über die Widerstandskette R3, R 4 und R 5 sowie R 6, R 7 und R 8 jeweils bis zu einem bestimmten Mindestpotential vorgesperrt, so daß nur solche Signale verarbeitet werden, die dieses Mindestsignal übersteigen. Durch die Widerstände R 10 und R 14 bzw. R 11 und R 15 ist die Schalthysterese des jeweiligen Verstärkers auf den gewünschten Wert eingestellt. Die Ausgänge der Verstärker sind über die Dioden D 2 und D3 und den Widerstand R 17 mit dem Schalttransistor T2 verbunden. Tritt am Ausgang 9 ein Signal auf, welches die Verstärker passieren kann, so wird dadurch das Potential an der Basis von T2 abgesenkt, der Schalter sperrt und das Ziffernanzeigeglied 4 erlöscht.
• Das am Ausgang 9 auftretende differenzierte und verstärkte Signal wird über die Signalleitung 10 ferner noch den Schwellwertschaltern 13 und 14 zugeleitet.
• Diese Schalter sind genauso geschaltet, wie die Schalter 11 und 12, lediglich mit dem Unterschied, daß ihr Eingang bis zu einem höheren Schwellwert gesperrt ist.
• Signale, welche die Schwellwertschalter 11 und 12 passieren können, werden durch den höheren Schwellwert von 13 und 14 dort zunächst zurückgehalten.
• Übersteigt ihr Potential aber auch diese höheren Schwellwerte, so schalten die Schalter 13 und 14 durch und sperren schließlich auch den Transistor T 1. Die Folge hiervon ist, daß die Schaltelektrode 5' von Masse gelöst wird und auch das Ziffernanzeigeglied 5 erlischt.
• Wie bereits betont, kann die Erfindung auch mit anderen schaltungstechnischen Mitteln verwirklicht werden. So ist es beispielsweise denkbar, daß das am Ausgang 9 stehende differenzierte Signal über nichtverstärkende Schwellwertschalter, also beispielsweise UND-Tore selektiert und auf diese Weise den verschiedenen Schalttransistoren T2; T1 usw. zugeleitet wird. Außerdem ist es möglich, die am Ausgang 9 des Differentiators auftretende Spannung oder gegebenenfalls auch die an den Widerständen R17 und R18 liegende Spannung zur externen Verarbeitung nach außen zu leiten.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Aussteuern eines Digitalmeßgerätes mit abschaltbaren Ziffernanzeigegliedern, vorzugsweise eines pH- oder mV-Meters, d a -durch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals selbst oder eine daraus abgeleitete Größe zur Abschaltung der nicht mehr ablesbaren Ziffernanzeigeglieder benutzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Eingangssignal überlagerte Änderungsfrequenz in eine analoge Spannung umgewandelt, diese über Zwischenglieder mit vorgegebenen Eingangsschwellwerten selektiert, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung gleichgerichtet und zur Durchschaltung von Schaltern, vorzugsweise Transistoren, die den abzuschaltenden Ziffernanzeigegliedern jeweils zugeordnet ist, benutzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der Änderungsfrequenz in ein analoges Spannungssignal durch Differentiation erfolgt.
4. 4. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungseingang (1) mit einer verstärkten Differentiationsstufe (8) und deren Ausgang (9) mit mehreren Toren (11; 12 sowie 13; 14) mit unterschiedlich eingestelltem Eingangsschwellwert der Spannung verbunden ist, deren Ausgänge jeweils über Gleichrichter (D 1 - D 4) mit Schalttransistoren (T1; T2) für die Ziffernanzeigeglieder (4; 5; 6; 7) verbunden sind, derart, daß das Tor (11; 12) mit dem kleinsten Eingangsschwellwert auf den der letzten Ziffer zugeordneten Schalttransistor (T2) einwirkt, das Tor (13; 14) mit dem nächst höheren Eingangsschwellwert auf den der vorletzten Ziffer zugeordneten Schalttransistor (T1) einwirkt usw.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tore (11; 12 und 13; 14) als Schwellwertschalter geschaltete Operationsverstärker sind.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein invertierender und ein nichtinvertierender Eingang zweier Operationsverstärker (V3; V4 sowie V2; V5) mit gleicher Schwellwertspannung parallel geschaltet sind.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussteuern eines Digitälmeßgerätes mit abschaltbaren Ziffernanzeigegliedern, vorzugsweise eines pH- oder mV-Meters.

   Elektronische Digitalmeßgeräte haben sich wegen ihrer leicht ablesbaren Anzeigeeinrichtung weitgehend durchgesetzt. Sie finden u. a. als mV-Meter Verwendung, wie beispielsweise im Bereich der chemischen Industrie und Forschung, wo sie als Überwachungsgeräte, aber auch als Endpunktanzeigegeräte bei potentiometrischen und konduktometrischen Titrationen, ferner bei der auf Redoxsysteme häufig angewendeten Dead-Stop-Methode, eingesetzt werden. Aber auch zur Überwachung anderer Größen, wie beispielsweise Drücken, Temperaturen, Strömen, Frequenzen usw.

   werden solche Geräte eingesetzt.

   Bei der Überwachung und Beobachtung von zeitlich konstant bleibenden Eingangssignalen ist die Ablesung der Ziffernanzeigeglieder unproblematisch. Auch bei langsam sich änderndem Eingangssignal vermag das Auge ohne weiteres den jeweils umschlagenden Ziffern zu folgen und kann auf diese Weise sogar die Tendenz der Meßwertänderung erkennen. Die irrtumsfreie Ablesung findet aber dort ihre Grenze, wo das menschliche Auge der Änderungsfrequenz der schnell umschlagenden Ziffern nicht mehr folgen kann.

   Erfahrungen haben gezeigt, daß dies bereits bei einer Änderungsfrequenz von 10 Hz oder weniger der Fall ist.

   Die schnell und unkontrollierbar umschlagenden Ziffernanzeigeglieder sind aber nicht nur nicht mehr ablesbar, sondern sie irritieren das Auge des Beobachters erheblich, so daß der Wunsch besteht, die nicht mehr ablesbaren Ziffernanzeigeglieder vorübergehend abschalten zu können. Es ist hierzu bekannt, Digitalmeßgeräte mit von außen bedienbaren Schaltern auszurüsten, die es erlauben, die letzte oder auch vorletzte Ziffernanzeigeeinheit auszuschalten. Eine derartige manuelle Abschaltung der Ziffernanzeigeglieder ist jedoch dann hinderlich, wenn schnelle Änderungen des Eingangssignals unerwartet und häufiger auftreten.

   Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, die Ziffernanzeigeglieder von Digitalmeßgeräten automatisch dann abzuschalten, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals einen Wert erreicht, bei dem das jeweilige Ziffernanzeigeglied nicht mehr ablesbar ist und das jeweilige Glied wieder einzuschalten, wenn sich das Eingangssignal wieder entsprechend beruhigt hat.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals selbst oder eine daraus abgeleitete Größe zur Abschaltung der nicht mehr ablesbaren Ziffernanzeigegliedern benutzt wird. Vorzugsweise wird dabei so vorgegangen, daß die dem Eingangssignal überlagerte Änderungsfrequenz in eine analoge Spannung umgewandelt, diese über Zwischenglieder mit vorgegebenen Eingangsschwellwerten selektiert, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung gleichgerichtet und zur Durchschaltung von Schaltern, vorzugsweise Transistoren, die den abzuschaltenden Ziffernanzeigegliedern jeweils zugeordnet sind, benutzt wird. Die Umwandlung der Änderungsfrequenz in ein analoges Spannungssignal kann dabei in einfachster Weise durch Differentiation erfolgen, also beispielsweise durch ein RC-Glied erster Ordnung, welches mit einem Operationsverstärker zu einem verstärkenden Differentiator zusammengeschaltet ist.