DE2816302C2 - Anzeigevorrichtung für Meßwerte - Google Patents

Anzeigevorrichtung für Meßwerte

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DE2816302C2 DE2816302A DE2816302A DE2816302C2 DE 2816302 C2 DE2816302 C2 DE 2816302C2 DE 2816302 A DE2816302 A DE 2816302A DE 2816302 A DE2816302 A DE 2816302A DE 2816302 C2 DE2816302 C2 DE 2816302C2
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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.
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
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
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)

Patentansprüche:
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 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
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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