DE2851437A1

DE2851437A1 - Measurement value indicator for bar-graph displays - has time-controlled periodically ramping counter producing sawtooth reference voltage via D=A converter

Info

Publication number: DE2851437A1
Application number: DE19782851437
Authority: DE
Inventors: Mirko Dipl Ing Brand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1978-11-28
Publication date: 1979-09-06
Also published as: AT373073B; ATA52478A

Abstract

An indicator for measurement values with a defined relationship between measured and indicated values, esp. for bar-graph display, uses a time controlled periodically ramping counter producing a saw-tooth reference voltage via a digital-to-analogue converter for comparison with the measurement voltage. Each indicated value is formed in the interval between reference and measured value coincidence. Several bar-graph displays showing the same variable at different positions can be controlled from a single cathode control circuit. A programmable encoder is placed between counter and converter.

Description

Anzeigevorrichtung für MeßwerteDisplay device for measured values

Zusatz zu Patent .. .. ... (Patentanm. P 26 12 793.5) Im Hauptpatent ist eine Anzeigevorrichtung für Meßwerte mit vorgebbarem funktionalen Zusammenhang zwischen Meß-und Anzeigewert beschrieben, die insbesondere für Anzeigen mittels Bar-Graph-Display geeignet ist und bei der ein taktgesteuerter, periodisch hochlaufender Zähler verwendet wird, der mittels eines Digital-Analog-Wandlers eine sägezahnartig verlaufende, dem laufenden Vergleich mit der Meßspannung dienende Referenzspannung erzeugt, wobei der jeweilige Anzeigewert durch die Zeitspanne zwischen den Koinzidenzen von Meß- und Referenzspannung abgebildet wird.Addition to patent ... ... ... (patent application P 26 12 793.5) in the main patent is a display device for measured values with a predefinable functional relationship between measurement and display value described, in particular for displays by means of Bar graph display is suitable and in which a clock-controlled, periodically running up Counter is used, which by means of a digital-to-analog converter is a sawtooth running reference voltage used for ongoing comparison with the measuring voltage generated, the respective display value by the time span between the coincidences is mapped by measuring and reference voltage.

Es ist bekannt, einen vorgebbaren nichtlinearen Zusammenhang zwischen Meß- und Anzeigewert, beispielsweise zum Zweck der Kompensation von Nichtlinearitäten der Meßsensoren, entweder durch ein besonders konstruiertes Instrument oder durch Einschaltung nichtlinearer Elemente in den Meß- oder Anzeigestromkreis zu erzielen. Hierbei ergeben sich oft thermische Unstabilitäten, die das Meßergebnis verfälschen.It is known to have a specifiable non-linear relationship between Measurement and display value, for example for the purpose of compensating for non-linearities of the measuring sensors, either by a specially designed instrument or by To achieve inclusion of non-linear elements in the measurement or display circuit. This often results in thermal instabilities that falsify the measurement result.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß zwischen dem Zähler und dem Digital-Analog-Wandler eine den funktionalen Zusammenhang zwischen Meß- und Anzeigewert herstellende programmierbare Codiereinrichtung eingeschaltet ist. Die erfindungsgemäße Verwendung einer Codiereinrichtung ermöglicht nicht nur eine absolute Temperaturunabhängigkeit der Anzeigecharakteristik, sondern darüber hinaus die Programmierung eines jeden beliebigen funktionalen Zusammenhanges zwischen Meß- und Anzeigewert und dadurch eine beliebig genaue Anpassung des Anzeigewertes an einen gewünschten Verlauf seiner Charakteristik.The invention avoids this disadvantage in that between the Counter and the digital-to-analog converter establish the functional relationship between Programmable coding device producing measurement and display values switched on is. The inventive use of a coding device not only enables an absolute temperature independence of the display characteristics, but above In addition, the programming of any functional relationship between Measurement and display value and thus an arbitrarily precise adjustment of the display value to a desired course of its characteristics.

Als Codiereinrichtung kann entweder ein Rechner Verwendung finden, der jeweils zu jedem Ausgangswert des Zählers den zugehörigen Funktionswert errechnet und in codierter Form ausgibt, oder aber auch gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine programmierbare Matrix vorgesehen werden, die mit ihren Eingängen an die Zählausgänge des Zählers angeschlossen ist und deren vom Zähler schrittweise der Reihe nach abgefragten Zeilen die den entsprechenden Zählschritten zugeordneten Funktionswerte in codierter Form enthalten, welche schrittweise dem an die Matrixausgänge angeschlossenen Digital-Analog-Wandler zugeführt werden.Either a computer can be used as the coding device, which calculates the corresponding function value for each output value of the counter and outputs in coded form, or also according to a further feature of the invention a programmable matrix can be provided with its inputs to the counter outputs of the meter is connected and their inquired by the meter step by step one after the other Lines the function values assigned to the corresponding counting steps in coded Form, which is gradually transferred to the digital-to-analog converter connected to the matrix outputs are fed.

Die Verwendung einer solchen programmierbaren Matrix ermöglicht überdies in Verbindung mit einer Anzeige des Meßwertes mittels Bar-Graph-Display mit gruppenweise einschaltbaren Kathoden eine besonders einfache Ansteuerung der Kathoden, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine durch Codesignale ansteuerbare Kathodensteuerschaltung vorgesehen ist, wobei in jeder Zeile der Matrix zusätzliche Speicherplätze für diese Code signale vorgesehen sind, die über zugeordnete Matrixausgänge der Kathodensteuerschaltung zugeführt werden. Hierbei ergibt sich die Möglichkeit zusätzlicher Helligkeitsmarkierungen durch mehrmals aufeinanderfolgende Einschaltungen derselben Kathode.The use of such a programmable matrix also makes it possible in connection with a display of the measured value by means of a bar graph display with groups switchable cathodes a particularly simple control of the cathodes, if according to Another feature of the invention is a cathode control circuit that can be controlled by code signals is provided, with additional storage spaces for this in each row of the matrix Code signals are provided, which are assigned via matrix outputs of the cathode control circuit are fed. This results in the possibility of additional Brightness markings by switching them on several times in succession Cathode.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Blockschaltbild in Figur 1 dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the block diagram in FIG 1 shown.

Figur 2 zeigt die dazugehörende Furzktionsdiagramme.Figure 2 shows the associated farting diagrams.

Der Aufbau einer als Codiereinrichtung dienenden Matrix ist in Figur 3 dargestellt.The structure of a matrix serving as a coding device is shown in FIG 3 shown.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltung enthält im einzelnen einen Taktgenerator TG, an den ein periodisch hochlaufender Zähler ZÄ mit einer der Anzahl seiner Zählschritte gleichen Anzahl von Ausgängen, die im Zuge einer Zählperiode einzeln der Reihe nach ein Markierpotential erhalten, angeschlossen ist. An die Ausgänge des Zählers ZÄ ist eine Codiereinrichtung CD mit einer gleichen Anzahl von Eingängen angeschlossen. Bei Beaufschlagung eines ihrer Eingänge liefert die Codiereinrichtung CD an ihren Ausgängen ein binär codiertes Ausgangssignal, das diesem Eingang speziell zugeordnet ist. Ein an die Ausgänge der Codiereinrichtung CD angeschlossener Digital-Analog-Wandler DAW liefert an seinem Ausgang eine dem jeweils codiert eingegebenen Wert analoge Spannung UR, die im folgenden als Referenzspannung bezeichnet ist.The circuit shown in Figure 1 contains in detail a clock generator TG, to which a periodically increasing counter ZÄ with one of the number of its counting steps the same number of outputs, one after the other in the course of a counting period receive a marking potential is connected. To the outputs of the counter ZÄ an encoder CD with an equal number of inputs is connected. When one of its inputs is applied, the coding device delivers CD to its Outputs a binary coded output signal that is specially assigned to this input is. A digital-to-analog converter connected to the outputs of the coding device CD At its output, DAW supplies a value that is analogous to the coded value entered Voltage UR, which is referred to below as the reference voltage.

Mit MS ist eine Meßsonde bezeichnet, die den Meßwert in Form einer Meßspannung UM liefert, welche zusammen mit der Referenzspannung UR eierVergleichseinrichtung VE zugeführt wird. Letztere ist ein Differenzverstärker, der eine konstante Ausgangsspannung UA liefert, wenn die Meßspannung UM größer ist als die Referenzspannung UR, hingegen bei umgekehrtem Verhältnis beider Spannungen keine Ausgangsspannung liefert.With MS a measuring probe is referred to, which the measured value in the form of a Measurement voltage UM supplies which, together with the reference voltage UR, eier comparison device VE is supplied. The latter is a differential amplifier that has a constant output voltage UA delivers when the measurement voltage UM is greater than the reference voltage UR, however if the ratio of the two voltages is reversed, it does not provide an output voltage.

Der Verlauf dieser Spannungen ist in den Diagrammen der Figur 2 dargestellt. Im oberen Diagramm ist der Verlauf der periodischen Referenzspannung UR und der unregelmäßig schwankenden Meßspannung UM (strichliert dargestellt) eingetragen. Das untere Diagramm zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung UA der Vergleichseinrichtung VE, die die Form von Impulsen aufweist, die durch die Zeitpunkte der Koinzidenzen von Meß- und Referenzspannung begrenzt sind.The course of these voltages is shown in the diagram in FIG. In the upper diagram is the course of the periodic reference voltage UR and the irregularly fluctuating measurement voltage UM (shown in dashed lines). The lower diagram shows the course of the output voltage UA of the comparison device VE, which has the form of impulses through the points in time of the coincidences are limited by measuring and reference voltage.

Sofern die Referenzspannung UR in den einzelnen Abschnitten ihres sägezahnförmigen Verlaufes linear mit der Zeit anwächst, bildet auch die Breite der durch den Vergleich von Meßspannung UM und Referenzspannung UR gewonnenen Impulse der Ausgangsspannung UA linear die Meßspannung UM ab. Wenn hingegen, wie im oberen Diagramm der Figur 2 gezeigt, der Anstieg der Referenzspannung UR einen von einer Geraden abweichenden, nichtlinearen Verlauf aufweist, ergibt sich auch ein entsprechender nichtlinearer Zusammenhang zwischen der jeweiligen Größe der Meßspannwag Uund der Breite der Impulse der Ausgangsspannung UA, welche, wie'in Figur 1 dargestellt, einem integrierenden Meßwerk So zugeführt werden, das den jeweiligen zeitlichen Mittelwert der Impulse anzeigt. Ein Vertauschen der Anschlüsse für die Spannungen UM und UR an der Vergleichseinrichtung VE kehrt den Skalen-Zählsinn des Meßwerkes MW um.Provided that the reference voltage UR in the individual sections of your The sawtooth-shaped course grows linearly with time, also forms the width the pulses obtained by comparing the measurement voltage UM and the reference voltage UR the output voltage UA linearly decreases the measuring voltage UM. If, on the other hand, as in the above As shown in the diagram of FIG. 2, the rise in the reference voltage UR is one of one Has straight lines deviating, non-linear course, there is also a corresponding one non-linear relationship between the respective size of the measuring clamping carriage U and the Width of the pulses of the output voltage UA, which, as shown in Figure 1, an integrating measuring mechanism so that the respective temporal Indicates the mean value of the pulses. Reversing the connections for the voltages UM and UR at the comparison device VE reverses the scale counting sense of the measuring mechanism MW around.

Die Erfindung beruht nun darauf, daß der nichtlineare Zusammenhang zwischen dem jeweiligen Wert der Meßspannung UM und dem Anzeigewert des Meßwerkes MW bzw. einer beliebigen Anzeigeeinrichtung jede gewünschte Form annehmen kann. Hierzu ist erfindungsgemäß die zwischen Zähler ZÄ und Digital-Analog-Wandler DAW eingeschaltete Codiereinrichtung CD vorgesehen, die in Figur 3 detailliert dargestellt ist. Bei dieser Schaltung ist überdies eine Steuereinrichtung für eine Anzeige mittels Bar-Graph-Display BGD vorgesehen.The invention is based on the fact that the non-linear relationship between the respective value of the measuring voltage UM and the display value of the measuring mechanism MW or any display device can take any desired form. For this purpose, according to the invention, the one between the counter ZÄ and the digital-to-analog converter DAW Enabled coding device CD is provided, which is shown in detail in FIG is. In this circuit there is also a control device for a display by means of Bar graph display BGD provided.

Die Codiereinrichtung CD besteht im einzelnen aus zwei programmierbaren Matrizen M1 und M2 mit je einer der Anzahl der Zählschritte je Zählperiode des Zählers ZÄ entsprechenden Anzahl von Eingängen, die an die entsprechenden Ausgänge des Zählers ZÄ direkt angeschlossen sind. In dem durch den Taktgeber TG vorgegebenen Zeitmaß werden die Ausgänge des Zählers ZÄ einzeln der Reihe nach mit einem Steuerpotential belegt, das über entsprechend dem gewünschten Funktionsverlauf markierte Kreuzungsstellen der Matrizen M1 und M2 an einen oder mehrere Matrizenausgänge durchgeschaltet wird.The coding device CD consists of two programmable ones Matrices M1 and M2 each with one of the number of counting steps per counting period of the counter ZÄ corresponding number of inputs connected to the corresponding outputs of the counter ZÄ are directly connected. In the amount of time specified by the clock generator TG the outputs of the counter ZÄ are individually one after the other with a control potential occupied, the crossing points marked according to the desired function sequence of the matrices M1 and M2 is switched through to one or more matrix outputs.

An die Ausgänge der Matrix Ml sind die Eingänge des Digital-Analog-Wandlers DAW angeschlossen, der die von der Codiereinrichtung in binär codierter Form ausgegebenen Zahlenwerte in die analoge Referenzspannung UR umsetzt.The inputs of the digital-to-analog converter are connected to the outputs of the matrix M1 DAW connected, the output of the encoder in binary coded form Converts numerical values into the analog reference voltage UR.

Die Matrix M2 dient der Steuerung des Bar-Graph-Display BGD, der aus einer Leuchtröhre mit einer Vielzahl von in Längsrichtung angeordneten Kathoden besteht, von denen jede mit jeder weiteren dritten Kathode an je eine von drei Steuerleitungen eines Steuerleitungsbündels SB angeschlossen ist. Die drei Steuerleitungen SB erhalten in zyklischer Aufeinanderfolge aus einer Kathodensteuerschaltung KST ein Kathodenpotential, derart, daß es von einer Kathode auf die benachbarte Kathode übergeht. Als Gesamteffekt ergibt sich somit ein von Kathode zu Kathode weiterspringender Leuchtfleck, der wegen seiner raschen Bewegung die von ihm zurückgelegte Strecke als Leuchtbalken erscheinen läßt. Die Bewegung des Leuchtfleckes wird durch die Kathodensteuerschaltung KST in Abhängigkeit von den Zählimpulsen des Zählers ZÄ gesteuert, welche über die Ausgänge der Matrix M2 an die Kathodensteuerschaltung KST gelangen, die diese Zählimpulse sowohl verstärkt als auch auf höherem Potential (z. B. auf 230 V) als Kathodenpotentialimpulse weiterleitet. Mit AST ist eine Anodensteuerschaltung bezeichnet, die von den Impulsen der Ausgangs spannung UA der Vergleichseinrichtung VE beaufschlagt ist und die am Ende eines jeden Impulses durch Abschalten der Anodenspannung den Lichtbalken des Bar-Graph-Display BGD zum Erlöschen bringt, der somit jeweils eine der Dauer der Ausgangsimpulse UA proportionale Länge aufweist, die als Anzeigewert dient.The matrix M2 is used to control the bar graph display BGD, which consists of an arc tube with a plurality of cathodes arranged in the longitudinal direction consists of each of which with every further third cathode to one of three control lines a control cable bundle SB is connected. The three control lines SB received a cathode potential in cyclic succession from a cathode control circuit KST, such that it passes from one cathode to the adjacent cathode. As an overall effect This results in a light spot that jumps further from cathode to cathode, the because of its rapid movement, the distance it has traveled as a light bar lets appear. The movement of the light spot is controlled by the cathode control circuit KST controlled as a function of the counting pulses of the counter ZÄ, which via the Outputs of the matrix M2 get to the cathode control circuit KST, which these counting pulses both amplified and at a higher potential (e.g. at 230 V) than cathode potential pulses forwards. With AST is denotes an anode control circuit, applied by the pulses of the output voltage UA of the comparison device VE and that at the end of each pulse by switching off the anode voltage Brings the light bar of the bar graph display BGD to extinguish, thus each one the duration of the output pulses UA has a proportional length, which is used as a display value serves.

Die zum Löschen eigens erforderliche Elektrodenanordnung ist der Einfachheit halber nicht gezeichnet. Die Matrix M2 besitzt insgesamt vier Ausgänge, von denen drei zur Steuerung der Kathodenpotentiale und der vierte zur Rücksetzung am Ende einer jeden Zählperiode dient.The specific electrode arrangement required for erasing is for simplicity not drawn for the sake of The matrix M2 has a total of four outputs, one of which three to control the cathode potentials and the fourth to reset at the end each counting period.

Die erfindungsgemäße Schaltung gestattet in Verbindung mit einem Bar-Graph-Display überdies noch die Markierung irgendwelcher charakteristischer Werte auf dem Leuchtbalken dadurch, daß der wandernde Leuchtfleck an der dem zu markierenden charakteristischen Wert zugeordneten Kathode nicht wie bei den anderen Kathoden nur während der Dauer eines Zählschrittes, sondern während der Dauer von zwei oder mehr Zählschritten verweilt. Dadurch erscheint diese Stelle mit stärkerer Leuchtkraft als die anderen Stellen des Leuchtbalkens. Dieser Effekt läßt sich dadurch erzielen, daß bei dem durch den Leuchtfleck zu charakterisierenden Zählerstand zwei- oder mehrmals hintereinander die gleiche Kathoden-Steuerleitung beaufschlagt wird. Dies läßt sich dadurch programmieren, daß bei dem entsprechenden Zählerstand in der Matrix M2 zwei-oder mehrmals hintereinander die gleiche Ausgangsleitung markiert wird. Es darf selbstverständlich während der mehrmaligen Beaufschlagung einer und derselben Kathode der über die Codierung der Matrix M1 zugeordnete Funktionswert sich nicht ändern, d. h., daß in diesem Fall auch die zugeordneten Zeilen der Matrix Ml die gleiche Codierung aufweisen müssen.The circuit according to the invention allows in connection with a bar graph display in addition, the marking of any characteristic values on the light bar in that the wandering light spot on the characteristic to be marked The cathode assigned to the value is not only for the duration, as is the case with the other cathodes one counting step, but for the duration of two or more counting steps lingers. This makes this point appear more luminous than the others Place the light bar. This effect can be achieved in that Counter reading to be characterized by the light spot two or more times in a row the same cathode control line is applied. This can be programmed by that with the corresponding count in the matrix M2 two or more times in a row the same output line is marked. It is of course allowed during the repeated application of one and the same cathode of the coding of the Function value assigned to matrix M1 do not change, i.e. i.e. that in this case the assigned rows of the matrix Ml must also have the same coding.

Als Beispiel für den zweckmäßigen Einsatz einer solchen Leuchtfleck-Markierung sei die Anwendung eines Bar-Graph-Display in einem Motorfahrzeug als Füllstandsanzeiger für den Treibstofftank erwähnt. Hierbei erfüllt eine Markierung, die einem Tankinhalt von beispielsweise 10 % entspricht, die Aufgabe einer Warnmarke.As an example of the practical use of such a light spot marking be the use of a bar graph display in a motor vehicle as a level indicator mentioned for the fuel tank. Here, a marking fulfills a tank content of, for example, 10% corresponds to the abandonment of a warning label.

Die Erfindung bietet überdies den Vorteil, daß mehrere Bar-Graph-Displays, die zur Anzeige des gleichen Meßwertes an verschiedenen Stellen untergebracht sind, von einer einzigen Kathodensteuerschaltung gesteuert werden können.The invention also offers the advantage that several bar graph displays, which are placed in different places to display the same measured value, can be controlled by a single cathode control circuit.

Claims

Claims display device for measured values with predeterminable functional Relationship between measurement and display value, especially for displays using a bar graph display, using a clock-controlled, periodically increasing counter, which by means of a digital-to-analog converter a sawtooth-like running comparison, the ongoing comparison generated with the measuring voltage serving reference voltage, the respective display value represented by the time span between the coincidences of measurement and reference voltage is according to patent .. .. ... (patent application P 26 12 793.5), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that between the counter (ZÄ) and the digital-to-analog converter (DÄW) a function that establishes the functional relationship between the measured value and the display value programmable coding device (CD) is switched on.

2. Display device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the coding device (CD) consists of a programmable, with their inputs to the counting outputs of the counter (ZÄ) connected matrix (M1, M2), the lines of which are queried step-by-step one after the other by the counter (ZÄ) the function values assigned to the corresponding counting steps in coded form which are gradually added to the digital-to-analog converter connected to the matrix outputs (DAW) are available.

3. Display device according to claim 2 with bar graph display with groups switchable cathodes, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that one through Code signals controllable cathode control circuit (KST) is provided and that in additional memory locations (M2) are provided for these code signals in each row of the matrix which are via assigned matrix outputs the cathode control circuit (KST) can be supplied, with additional brightness markings by successive several times Activations of the same cathode can be achieved.