DE2816302C2 - Anzeigevorrichtung für Meßwerte - Google Patents
Anzeigevorrichtung für MeßwerteInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung für Meßwerte, die zur zusätzlichen Anzeige der
Über- bzw. Unterschreitung vorgebbarer oder vorgegebener Grenzwerte ausgestattet ist.
Elektrische Anzeigeinstrumente mit einstellbaren Grenzwerten sind in verschiedenen Ausführungen bekannt
(Firma Jumo, Meß- und Regeltechnik Typenblatt 94100, 1.77/S), In der zur Zeit gebräuchlichsten
Forin besieht ein solches Anzeigeinstrument aus einem Drehspulmeßwerk mit Skala, das zusätzlich mit einem
oder mehreren Soll- oder Grenzwertzeigern versehen ist die von außen eingestellt werden können. Die Solloder
Grenzwertzeiger sind mit Sensoren mechanisch gekoppelt die ein Schaltsignal auslösen, sobald der
Meßwertzeiger die Stellung des Soll- oder Grenzwertzeigers
erreicht bzw. überschreitet Diese Sensoren sind
z. B. als Lichtschranken ausgebildet, deren Strahlengang
durch eine mit dem Meßwertzeiger verbundene Fahne freigegeben oder unterbrochen wird. Bei einer
anderen bekannten Ausführung bestehen die Sensoren aus je einem Spulenpaar, das Bestandteil einer Oszillatorschaltung
ist Eine mit dem Meßwertzeiger verbundene Fahne unterbricht die Oszillatorschwinguiig
indem sie die magnetische Kopplung zwischen den Spulen vermindert
Es sind ferner Anzeigevorrichtungen bekannt die aneinandergereihte Leuchtdioden anstelle eines Zeigerinstrumentes benutzen (GB 14 68 292). Die Anzeige einer solchen Leuchtdiodenzeile kann, je nach ihrer Schaltung, entweder in Analogie zu einem Flüssigkeitsthermometer in der Form erfolgen, daß vom Skalenanfang bis zu einer bestimmten Stelle der Skala, die den aktuellen Meßwert repräsentiert, die Leuchtdioden eingeschaltet sind, während die restlichen Leuchtdioden, vom aktuellen Meßwert bis zum Skalenende, ausgeschaltet sind; oder es kann nur eine einzige Leuchtdiode, nämlich die, die dem aktuellen Meßwert entspricht, eingeschaltet werden, während die übrigen dunkel geschaltet sind.
Es sind ferner Anzeigevorrichtungen bekannt die aneinandergereihte Leuchtdioden anstelle eines Zeigerinstrumentes benutzen (GB 14 68 292). Die Anzeige einer solchen Leuchtdiodenzeile kann, je nach ihrer Schaltung, entweder in Analogie zu einem Flüssigkeitsthermometer in der Form erfolgen, daß vom Skalenanfang bis zu einer bestimmten Stelle der Skala, die den aktuellen Meßwert repräsentiert, die Leuchtdioden eingeschaltet sind, während die restlichen Leuchtdioden, vom aktuellen Meßwert bis zum Skalenende, ausgeschaltet sind; oder es kann nur eine einzige Leuchtdiode, nämlich die, die dem aktuellen Meßwert entspricht, eingeschaltet werden, während die übrigen dunkel geschaltet sind.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde,
außer mindestens einem Meßwert nicht nur ein-
programmierte Grenzwerte bzw. deren Überschreitung in irgendeiner Weise anzuzeigen, sondern auch eine interne
Kontrolle durchführen zu können, d. h. feststellen zu können, ob der Meßwertgeber und/oder ein Grenzwertgeber
noch richtig arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art
vor, daß sie eine Eingangsschaltung aufweist der ein oder mehrere Signale von Soll- bzw. Grenzwertgebern
zugeführt werden, daß sie mindestens eine Komparatorschaltung enthält, die einen Vergleich zwischen Meß-
und Grenzwerten ausführt und an eine Alarmvorrichtung angeschlossen ist, und daß sie eine elektronisch-optische
Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Meßwerte aufweist, die von einem Taktgenerator gesteuert ist, dessen
Frequenz wesentlich über der Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges liegt, und daß die Eingangsschaltung
einen Zeit-Multiplexer enthält, der die über mehrere Eingänge eingehenden Werte in einem
Zeitrang der Anzeigevorrichtung zuführt.
Eine solche Anzeigevorrichtung löst nicht nur die oben genannte Aufgabenstellung, sie besitzt vielmehr
weitere Vorteile, z. B. unterliegt sie keiner Beeinflussung durch Magnetfelder oder ferromagnetisches Material in
der Umgebung des Anzeigegerätes, ferner bietet sie die Möglichkeit der Fernsteuerung der Soll- bzw. Grenzwerte
und darüber hinaus die Möglichkeit der zusätzlichen Signalisierung, z. B. im Alarmfall, wobei nach einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine angesteuerte Leuchtdiode einen Istwert und/oder einen Soll- bzw.
Grenzwert durch Blinken andeutet.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Anzeigeinstruments
3 4
mit oberem und unterem Grenzwert, tors 107 alle drei interessierenden Zustände unterschie-Fig.2
ein vollständiges detailliertes Schaltbild eines den, nämlich 1.) »Meßwert innerhalb der Grenzen«, 2.)
solchen Anzeigeinstrumentes, ,oberer Grenzwert überschritten« und 3.) »unterer
F i g. 3 und F i g. 4 eine bevorzugte räumliche Anord- Grenzwert unterschritten«. Diese Informationen gelannung
der Funktionselemente: 5 gen zu einer Alarm-Ausgabeeinheit 109 und werden
Das Blockschaltbild in Fig. 1 dient zur Darstellung dort zur Auslösung von Schalivorgängen, Alarmsignader
wesentlichen Bestandteile. einer bevorzugten Aus- len od. dgL benutzt Eine besondere Möglichkeit zur Anführung
einer Schaltung und ihres Zusammenwirkens. zeige einer unzulässigen Grenzwertüberschreituiig be-Die
aus Leuch !dioden oder den anderen genannten steht darin, die Anzeigezeile periodisch hell und dunkel
Arten von Anzeigeelementen gebildete Anzeigezeile io zu steuern, was durch die gestrichelte Steuerleitung 110
101 wird von einem speziellen Analog-Digital-Umsetzer angedeutet ist In einer anderen Ausführung ist vorgese-
102 gesteuert Dieser Umsetzer 102 hat die Eigenschaft, hen, nur den Meßwert oder nur den jeweils überschrittebei
einem angenommenen linearen zeitlichen Anstieg nen Grenzwert blinken zu lassen. Dies wird dadurch erder
Eingangsspannung nacheinander die an die Aus- reicht, daß das dem gewünschten Blinkrhythmus entgänge
angeschlossenen Einzel-Anzeigeeleniente einzu- 15 sprechende Signal zur periodischen Unterdrückung der
schalten, beginnend bei dem ersten Element und endend Anzeige zusätzlich mit den Ausgangssignalen des Taktbei
dem letzten Element innerhalb der Anzeigezeile 101. generators logisch verknüpft wird.
Die Position des jeweils eingeschalteten Anzeigeele- Die beschriebene Art der Grenzwertüberwachung
mentes ist somit'kennzeichned für die Höhe der jeweils hat den Vorzug, daß die Funktion des Taktgenerators
am Eingang des Umsetzers 102 vorhandenen Spannung. 20 104, des Multiplexers 103 und des !Comparators 107
Derartige Umsetzer sind bekannt unä u. a.in Form inte- ständig automatisch kontrolliert </ird Solange der
grierter Schaltkreise verfügbar. Die Eingan[£spannung Meßwert zwischen den eingestellten Grenzwerten liegt,
des Umseuers 102 wird über einen Analog-Multiplexer tritt am Ausgang des !Comparators die Rechteckspan-
103 zugeführt Dieser Multiplexer schaltet in bestimm- nung auf, die den Normalzustand anzeigt Bei Grenzter
zeitlicher Folge die dem Meßwert entsprechende 25 Wertüberschreitung gelangt der Komparatorausgang in
Eingangsspannung sowie weitere Spannungen, die im eine seiner Extremstellungen und löst dadurch den
vorliegenden Beispiel den unteren und den oberen Alarm aus. Bei einem Funktionsausfall des Taktgenera-Grenzwert
darstellen, auf den Eingang des Analog-Digi- tors, des Multiplexers oder des !Comparators tritt die
tal-Umsetzers 102. Die Steuerung des Multiplexers 103 gleiche Situation ein, und es wird ebenfalls Alarm auserfolgt
durch den Taktgenerator 104 in der Weise, daß 30 gelöst Ausfälle dieser Schaltungseinheiten werden
die Einschaltdauer des Meßwertes höher ist (z.B. um somit automatisch erkannt, was bei derartigen der
den Faktor 2 bis 5) als die Einschaltdauer der Grenzwer- Überwachung dienenden Anzeigeinstrumenten besonte,
so daß auch die mittleren Einschaltdauern der zu- ders wichtig ist
geordneten Anzeigeelemente sich dementsprechend un- Eine herkömmliche Ausführung einer Schaltung zur
terscheiden. Die Frequenz des Taktgenerators ist so 35 Überwachung einer Spannung im Hinblick auf die
hoch gewählt, daß zeitliche Helligkeitsschwankungen Überschreitung von vorgewählten Minimal- und Maxidieser
Frequenz vom menschlichen Auge nicht mehr malwerten besteht aus zwei Komparatoren, die gemeinwahrgenommen
werden. Folge dieser Maßnahmen ist, sam einen sogenannten Fensterkomparator bilden,
daß ζ. B. drei Anzeigeelemente innerhalb der Zeit leuch- Auch eine solche Schaltung ist ohne Einschränkung des
ten, davon eines, und zwar das den Meßwert darstellen- 40 wesentlichen Erfindungsgedankens hier anwendbar. Sie
de, mit größerer Helligkeit als die beiden anderen. Da- ha* jedoch den Nachteil, daß die beschriebene aütomadurch
können Meßwert und Grenzwerte eindeutig von- tische Funktionsüberwachung nicht vorhanden ist
einander unterschieden werden. Die Grenzwerte kön- Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung, besteht die nen z. B. mit Hilfe der Potentiometer 105 und 106 vorge- Möglichkeit, über die Eingänge 111 und 112 die Lage geben oder in Form externer Signale zugeführt wer- 45 der beiden Grenzwerte durch von außen vorgsgebene den. Spannungen zu verändern. Dies ist z. B. bei Verwendung
einander unterschieden werden. Die Grenzwerte kön- Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung, besteht die nen z. B. mit Hilfe der Potentiometer 105 und 106 vorge- Möglichkeit, über die Eingänge 111 und 112 die Lage geben oder in Form externer Signale zugeführt wer- 45 der beiden Grenzwerte durch von außen vorgsgebene den. Spannungen zu verändern. Dies ist z. B. bei Verwendung
Der Überwachung des Meßwertes in bezug auf eine in Einrichtungen oder Anlagen vorteilhaft, in denen eine
Überschreitung der Grenzwerte dient der Komparator Umschaltung auf verschiedene Betriebsarten erfolgt
oder Schwellwertschalter 107. Durch diesen Kompara- und eine dementsprechende automatische Anpassung
tor werden die dem Meßwert entsprechende Eingangs- so der Grenzwerte an die geänderten Betriebsbedingungen
spannung und die Ausgangsspannung des Multiplexers notwendig ist
103 miteinander verglichen. Wenn der Meßwert zwi- Ein detailliertes Schaltbild einer Anzeigevorrichtung
sehen den beiden Grenzwerten liegt, ergibt sich am mit Grenzwertüberwachung entsprechend dem Block-Ausgang
108 des (Comparators 107 eine Rechteckspan- schaltbild von F i g. 1 ist in F i g. 2 angegeben,
ung, da die vom Ausgang des Multiplexers 103 dem 55 Die Meßwertskala wird aus 31 senkrech', anein&nder-Minus-Eingang des !Comparators zugeführte Spannung gereihten LED gebildet, die von 2 ICs (46 und 75) angedie am Plus-Eingang des !Comparators liegende Ein- steuert werden, (LED 1 bis 16 von IC 46 und LED 17 bis gangsspannung periodisch unter- und überschreitet 32 von IC 75). Eine an Stift 11 dieser IC anliegenden Sobald aber die Eingangsspannung den oberen Grenz- Steuerspannung tüßt jeweils nur eine von 16 LED, die wert überschreitet, liegt am Plus-Eingang des Kompara- 60 in einer 4x4-Matrix organisiert sind, aufleuchten, tors ständig ein höheres Potential als am Minus-Ein- wobei der Anzeigebereich durch die an Stift 12 und 13 gang, so daß am Ausgang 108 ein konstantes positives liegenden Spannungen festgelegt ist
Signal auftritt Unterschreitet die Eingangsspannung Den beiden ICs 46 und 75 ist durch die Bereichsden unteren Grenzwert, so herrscht am Plus-Eingang widerstände 71,69,73 und 72 jeweils 50% des gesamten des Komparator«, ständig ein niedrigeres Potential als 65 Anzeigebereiches zugeordnet und zwar dem IC am Minus-Eingang. Dementsprechend tritt am Aus- 46 - OV bis+5 V und dem IC 75 - +5 V bis+10V. gang 108 ein konstantes, negatives Potential auf. Beim Über- oder Unterschreiten des Meßbereichs eines
ung, da die vom Ausgang des Multiplexers 103 dem 55 Die Meßwertskala wird aus 31 senkrech', anein&nder-Minus-Eingang des !Comparators zugeführte Spannung gereihten LED gebildet, die von 2 ICs (46 und 75) angedie am Plus-Eingang des !Comparators liegende Ein- steuert werden, (LED 1 bis 16 von IC 46 und LED 17 bis gangsspannung periodisch unter- und überschreitet 32 von IC 75). Eine an Stift 11 dieser IC anliegenden Sobald aber die Eingangsspannung den oberen Grenz- Steuerspannung tüßt jeweils nur eine von 16 LED, die wert überschreitet, liegt am Plus-Eingang des Kompara- 60 in einer 4x4-Matrix organisiert sind, aufleuchten, tors ständig ein höheres Potential als am Minus-Ein- wobei der Anzeigebereich durch die an Stift 12 und 13 gang, so daß am Ausgang 108 ein konstantes positives liegenden Spannungen festgelegt ist
Signal auftritt Unterschreitet die Eingangsspannung Den beiden ICs 46 und 75 ist durch die Bereichsden unteren Grenzwert, so herrscht am Plus-Eingang widerstände 71,69,73 und 72 jeweils 50% des gesamten des Komparator«, ständig ein niedrigeres Potential als 65 Anzeigebereiches zugeordnet und zwar dem IC am Minus-Eingang. Dementsprechend tritt am Aus- 46 - OV bis+5 V und dem IC 75 - +5 V bis+10V. gang 108 ein konstantes, negatives Potential auf. Beim Über- oder Unterschreiten des Meßbereichs eines
Auf diese Weise werden am Ausgang des Kompara- IC leuchtet jeweils die unterste bzw. oberste LED
dauernd. Deswegen ist die LED 16 verdeckt angeordnet und IC 75 wird erst bei Bereichsüberschreitung von IC
46 durch LED 16 über Transistor 34 und 42 hellgesteuert Die beiden mit den Potentiometern 92 und 79 einstellbaren
Grenzwerte »min« und »max« werden durch IC 44 im Zeitmultiplexverfahren eingeblendet. IC 44 ist
ein binärcodierter 8-Kanal Analogschalter, der durch
den freilaufenden Rechteckgenerator IC 57a mit den frequenzbestimmenden Gliedern 50, 52 und 58, sowie
dem nachgeschalteten Binärteiler IC 616 mit einem 4-Phasen-Takt angesteuert wird.
Durch diese Ansteuerung werden nacheinander die Kanaleingänge 1, 5, 2 und 4 auf den gemeinsamen Ausgang
3 durchgeschaltet. Anstelle des Meßwertes kann auch ein am äußeren Anschluß 10 anliegender Sollwert
eingeblendet werden, wenn mit einem L-Pegel über den
äußeren Anschluß 7 die Kanaleingänge 13, 14, 15 und 12 des Analogschalters aktiviert werden.
Da der Meßwert an zwei Kanälen anliegt und daher doppelt so oft abgetastet wird wie jeder Grenzwert, erscheint
er heller, was noch durch das unsymmetrische Impuls-Pausen-Verhältnis des Rechteckgenerators IC
57a unterstützt wird. (Der frequenzbestimmende Widerstand 50 ist durch Diode 49 nur während der Pausenzeit
wirksam).
Der Komparator IC 576 vergleicht den Pegel am Ausgang 3 des Analogschalters IC 44 mit dem Meßwert
am Kanaleingang 1 und 2. Liegt der Meßwert innerhalb der beiden Grenzwerte, so erscheint am Komparatorausgang
eine Rechteckspannung, bei Unterschreiten von »min« ein L-Pegel, bei Überschreiten von »max«
ein H-Pegel.
Die gleichgerichtete und gesiebte Ausgangsspannung des Komparator verhindert das Setzen des Alarm-FF
61a. Bei fehlender Ausgangsspannung wird der Alarm-FF 61a mit Η-Pegel über Widerstand 77 gesetzt
und stanet den aus den Gattern 63-i, 2, 3 und 63-4, 5, 6
bestehenden Blinkgenerator, der auch über die Lötbrücke D am Eingang 8 des Gatters 63 auf Dauerlicht
programmiert werden kann.
Die Blinkimpulse bzw. der Η-Pegel von Gatterausgang 4 des Gatters 63 öffnen den Transistor 82, so daß
die an seinem Kollektor über Widerstand 89 angeschlossenen roten LED angesteuert werden. Parallel
dazu wird am äußeren Anschluß 4 ein L-Pegel zur weiteren Alarmverarbeitung ausgegeben.
Der Alarm-FF 61a kann mit einem Η-Pegel am äußeren Anschluß 8 rückgesetzt werden.
Fig.3 und 4 zeigen eine bevorzugte mechanische
Ausgestaltung der Erfindung. Die elektronischen Bauteile und die Anzeigeelemente sind in Form einer gedruckten
Schaltung auf einer Leiterplatte 201 angeordnet, die z. B. mit Hilfe einer Steckerleiste in eine entsprechende
Buchsenleiste auf einem Chassis oder einer Mutterplatine 203 gesteckt wird.
Auf der der Frontplatte 204 zugewandten Seite der Leiterplatte befinden sich die aneinandergereihten Anzeigeelemente
(Leuchtdioden), die die Anzeigezeile 205 bilden, sowie die Bedienungsachsen der Potentiometer
207 und 208 für die Einstellung des unteren und oberen Grenzwertes. Die übrigen, ebenfalls auf der Leiterplatte
angeordneten Bauelemente sind der Übersichtlichkeit halber in Fig.3 und Fig.4 nicht berücksichtigt. Die
Frontplatte weist entsprechend der Lage dieser Bedienungsachen Bohrungen auf, durch die die Bedienungsachsen
von der Außenseite der Frontplatte her zugänglich sind. Die Achsen enden jedoch vor der Innenfläche
der Frontplatte, um ein freies Einstecken und Ausziehen der Leiterplatte und somit der gesamten Anzeigevorrichtung
zu ermöglichen. Wie in Fig.4 dargestellt,
sind verschiedene Möglichkeiten für den Zugang zu den Potentiometern vorgesehen. Die erste besteht
darin, daß auf die Bedienungsachse ein Drehknopf 209 mit einer geschlitzten Hülse 209a gesteckt wird, welche
die Bedienungsachse federnd umfaßt. Dies ermöglicht eine Verstellung des Potentiometers von Hand. Wenn
die Verstellung nur mit Hilfe eines Werkezeuges (Schlüssel, Schraubendreher) möglich sein soll, wird
statt des Drehknopfes in die Bohrung der Frontplatte eine Führungshüise 210 gesieeki. Wenn eine Versteilung
von außen überhaupt nicht erfolgen soll, z. B. bei automatischer Steuerung der Grenzwerte durch entsprechende
Signale innerhalb des Gerätes, wird die Bohrung der Frontplatte durch einen Stopfen 211 verschlossen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Anzeigevorrichtung für Meßwerte, die zur zusätzlichen
Anzeige der Ober- bzw. Unterschreitung
vorgebbarer oder vorgegebener Grenzwerte ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Eingangsschaltung (105, 106, 111,112) aufweist, der ein oder mehrere Signale von Soll-bzw. GrenzwertgeberaClOS, 106 und/oder 111,112) zugeführt werden,
daß sie eine Eingangsschaltung (105, 106, 111,112) aufweist, der ein oder mehrere Signale von Soll-bzw. GrenzwertgeberaClOS, 106 und/oder 111,112) zugeführt werden,
daß sie mindestens eine Komparatorschaltung (107)
enthält, die einen Vergleich zwischen Meß- und Grenzwerten ausführt und an eine Alarmvorrichtung
(109) angeschlossen ist, und
daß sie eine elektronisch-optische Anzeigevorrichtung (101) zur Anzeige der Meßwerte aufweist die von einem Taktgenerator (104) gesteuert ist, dessen Frequepa wesentlich über der Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges liegt, und
daß die Eingangsschaltung einen Zeit-Multiplexer (103) enthält, der die über mehrere Eingänge eingehenden Werte in einem Zeitrang der Anzeigevorrichtung zuführt
daß sie eine elektronisch-optische Anzeigevorrichtung (101) zur Anzeige der Meßwerte aufweist die von einem Taktgenerator (104) gesteuert ist, dessen Frequepa wesentlich über der Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges liegt, und
daß die Eingangsschaltung einen Zeit-Multiplexer (103) enthält, der die über mehrere Eingänge eingehenden Werte in einem Zeitrang der Anzeigevorrichtung zuführt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Komparator auch an den Ausgang des von dem Taktgenerator (104) gesteuerten
Multiplexers (103) angeschlossen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß die Alarmvorrichtung Signalspeicher enthält
4. Vorrichtung iv»ch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet
daß die Alanr Orrichtung (109) eine
Blinkschaltung (63) enthält, die die Helligkeit mindestens eines Anzeigeelementes der Anzeigevorrichtung
(101) steuert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmvorrichtung (109) mindestens
ein gesondertes Anzeigeelement für die Grenzwertüber- bzw. -unterschreitung steuert
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß sie Elemente
(49,50,616) zur Steuerung des Zeitranges der
Ausgänge des Multiplexers (103) enthält, der somit die Helligkeit einzelner oder mehrerer Anzeigeelemente
steuert.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitssteuerung der Anzeigevorrichtung für unterschiedliche
Eingangswerte bzw. die Meßwerte und/oder Sollwerte und/oder Grenzwerte unterschiedlich
gewählt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung
als Leuchtdiodenzeile (101) ausgebildet ist.
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ID=6037019
Family Applications (1)
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