DE3003151A1

DE3003151A1 - Vorrichtung zum betrieb eines weitwinkel-anzeigegeraetes

Info

Publication number: DE3003151A1
Application number: DE19803003151
Authority: DE
Inventors: David William Taylor
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1980-10-02
Also published as: JPS6216381B2; IT8047871A0; DE3003151C2; GB2045953A; CA1111931A; GB2045953B; JPS55132959A; IT1126936B; US4230984A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Anzeigeinstruments, welches erste und zweite, zur Errichtung eines resultierenden Magnetfeldes senkrecht aufeinanderstehende Spulen und einen durch das Magnetfeld in Winkelrichtung einstellbaren Zeiger aufweist.

Es ist bekannt ein elektrisches Anzeigegerät mit Weitwinkelanzeige durch Verwendung einer Elektronikschaltung zu betreiben, wobei letztere Sinus- und Cosinus-Wellenformen in Abhängigkeit von einer Eingangsgröße, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, erzeugt, um zwei Anzeigegerätspulen zur genauen Einstellung des Gerätezeigers zu erregen. Bei solchen Systemen sind separate Funktionsgeneratoren für die Sinus- und die Cosinus-Funktionszüge erforderlich. TJm bei dem Schaltungsaufbau Einsparungen zu erreichen, werden bekannterweise relativ einfache Schaltungen verwendet, mit denen Näherungen der Sinus- und Cosinus-Funktionen erzeugt werden, und es ist möglich, auf diese Weise vernünftige oder erträgliche Genauigkeiten zu erreichen.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Anzeigegeräts mit zur Erzeugung eines resultierenden Magnetfeldes senkrecht aufeinanderstehenden ersten und zweiten Spulen und mit einem winkellagenmäßig durch das resultierende Magnetfeld einstellbaren Zeiger zur Anzeige eines zum Ausmaß einer Eingangsgröße proportionalen Wertes geschaffen, die eine Schaltung enthält, die in Abhängigkeit von der Eingangsgröße ein dem Ausmaß der Eingangsgröße proportionales Signal erzeugt, ferner einen Funktionsgenerator, der in Abhängigkeit von dem Signal ein Ausgangssignal erzeugt, das sich wie eine Tangensfunktion des Signals über jeweils einen Bereich aus einer Vielzahl von Bereichen verhält und dazu eine Steuer- und Antriebsschaltung, die durch den Funktionsgenerator so gesteuert wird, daß ein

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variabler Treiberstrom proportional zum Ausgangssignal des Funktionsgenerators und ein Referenztreiberstrom erzeugt werden, wobei letzterer gleich dem Maximalwert des variablen Treiberstroms ist, und wodurch wahlweise die beiden Treiberströme an die ersten bzw. zweiten Spulen angelegt werden und die Polarität der Treiberströiae so gesteuert wird, daß ein resultierendes Magnetfeld in der bekannten Weise errichtet wird, und zwar in einer Richtung, daß der Zeiger entsprechend dem Ausmaß der Eingangsgröße in seiner Winkellage eingestellt ist.

Bei einer solchen Vorrichtung kann die Genauigkeit des Anzeigestroms weiter verbessert werden und es muß nur ein Funktionsgenerator für eine trigonometrische Funktion benutzt werden.

In der Vorrichtung sind vorteilhafterweise integrierte Schaltkreise enthalten, die mit Digital-Schaltverfahren betrieben werden.

Die Vorrichtung erzeugt vorzugsweise ein stationäres Referenzoder Vergleichssignal und - ein veränderliches Signal, das sich wie eine Tangensfunktion der Eingangsgröße verhält, und mit diesen Signalen werden die zwei aufeinander senkrecht stehenden Spulen des Anzeigegerätes beaufschlagt, um den Zeiger um einen Winkel innerhalb eines Sektors des Meßgeräts in Abhängigkeit von der Eingangsgröße zu drehen,und wahlweise werden die Polaritäten der beiden Signale und der Spulen, die damit beaufschlagt sind, geändert, um den Zeiger in andere Sektoren des Anzeigegerätes in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Eingangsgröße zu treiben.

Die Vorrichtung kann eine Schaltung zur Erzeugung eines zum Ausmaß der Eingangsgröße proportionalen Signals, einen dieses

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Signal empfangenden Funktionsgenerator zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das sich als Tangensfunktion des Proportional-Signals verhält, eine Einrichtung zur Erzeugung eines variablen, der Tangensfunktion proportionalen Treiberstroms und eines gleichmäßigen Vergleichstreiberstroms und eine Steuerschaltung zum wahlweisen Aufbringen der beiden Treiberströme auf die beiden Spulen und zum Steuern der Polarität der Treiberströme enthalten, um dadurch den magnetischen Feldvektor und damit den Zeiger entsprechend dem Ausmaß der Eingangsgröße zu richten.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Luftkern-Anzeigegerätes,

Figur 2a bis 2d Darstellungen des magnetischen Feldvektors, wie er in dem Anzeigegerät nach Fig. 1 beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auftritt,

Figur 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung einer erfindungsgemäßen Treibervorrichtung zum Betrieb eines Anzeigegeräts,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Speicherregisters der Schaltung nach Fig. 3,

Figur 5 eine schematische Darstellung einer Anzeigegerät-Treiberschaltung aus der Gesamtschaltung nach Fig. 3,

Figur 6a bis 6d je eine Darstellung von Kurvenformen, die Digitalwertdifferenzen in der erfindungsgemäßen

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Schaltung und der entsprechenden Treiberströme für das Anzeigegerät ergeben, und

Figur 7 eine schematische Darstellung des Steuerlogikabschnitts der Schaltung nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Luftkern-Anzeigegerät bekannter Art, wie es beispielsweise in der US-PS 3 636 kk7 gezeigt ist. Das Anzeigegerät 10 enthält zwei senkrecht aufeinanderstellende Spulen A bzw. B und einen Zeiger 12, der über dem Zifferblatt des Anzeigegeräts sich in seiner Winkellage so einstellt, wie es den Strömen entspricht, mit denen die jeweiligen Spulen A und B beaufschlagt sind; dabei ist sowohl die Polarität des Stroms durch jede Spule wie auch die Größe der Ströme von Einfluß auf die Zeigerstellung. Für die nachfolg_ende Besprechung wird angenommen, daß der in der Spule A fließende Strom I. positiv ist, wenn ein nach Fig. 1 nach oben gerichteter magnetischer Vektor erzeugt wird und daß der Strom I_R in der Spule B positiv ist, wenn der entsprechende magnetische Vektor in der Darstellung nach Fig. 1 nach rechts gerichtet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung wird der Anzeigebereich des Anzeigegeräts durch gestrichelte Linien in 1/fr-Sektoren oder Oktanten 1 bis 8 unterteilt. Wenn die erfaßte Eingangsgröße den Wert 0 aufweist, liegt der Zeiger 12 in der in Fig. 1 dargestellten Grenzlage zwischen den Oktanten 1 und 8. Bei zunehmenden Werten der Eingangsgröße bewegt sich der Zeiger nacheinander durch die Oktanten 1 bis 8.

Da die Einzelmagnetfelder der Spulen proportional von der Größe und der Polarität der jeweiligen Treiberströme oder Betriebsströme abhängen, werden die Feldvektoren bequemerweise mit den Stromwerten I^ und I_ß bezeichnet. Wie in Fig. 2a dargestellt, wird dann, wenn beide Feldvektoren ihren Maximalwert in negativer Richtung erreicht haben, der Winkel θ des

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Zeigers 12 in bezug auf den Vektor I_R J+5° betragen. Nach Fig. 2b nimmt bei abnehmendem Strom I. und konstant bleibendem Strom I_ß der Winkel θ ab, so daß sich der Zeiger 12 in Uhrzeigerrichtung über den Oktanten 1 bewegt. Es ist leicht einzusehen, daß der Winkel θ durch die Funktion tanQ = I^/Ig bestimmt ist. Solange also I_R konstant bleibt und I. sich entsprechend einer Tangensfunktion der Eingangsgröße ändert, ist die Veränderung des Winkels θ direkt proportional der Änderung der Eingangsgröße. So kann der Zeiger 12 genau innerhalb der Oktanten 1 und 2 eingestellt werden, wenn nur I. proportional einer Tangensfunktion der Eingangsgröße geändert wird.

Fig. 2c zeigt die Stellung des Zeigers im zweiten Oktanten, wenn der Vektor I. in positiver Richtung verläuft und der Vektor I_ß weiterhin seinen Maximalwert in der negativen Richtung beibehält. Um eine Weiterbewegung in den dritten und vierten Oktanten zu erreichen, wird der Vektor Ia bei seinem Maximalwert in positiver Richtung gehalten und der Vektor I_ß wird so geändert, daß der Zeiger die Oktanten 3 und Zf durchläuft. Wie zuvor wird der Winkel θ wieder als Winkel zwischen dem Zeiger und dem festgelegten Vektor gemessen, wie es Fig. 2d zeigt.

In der folgenden Tafel I wird die Spulenerregung dargestellt, die für die Zeigerstellung in jedeir Oktanten erforderlich ist. Die unter "Steuerlogik" angeführten Eingangswerte werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert:

TAFEL I

Steuerlogikeingang	Spulenerregung A B	Oktant
000	-1 —» 0 -1	1
001	0 -» 1 -1	2
010	1 -1 »0	3
011	1 0—> 1	k
100	1 —»0 1	5
101	0-^-1 1	6
110	-1 1 »0	7
111	-1 O—> -1	8
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Die Bezeichnungen 1 und -1 für die Spulenerregung beziehen sich auf höchsten Spulenstrom jeweils in positiver bzw. negativer Richtung. So ist für Betrieb im ersten Oktanten eine Veränderung des Stroms in der Spule A zwischen -1 und O vorgesehen, während die Spule B mit dem .Strom -1, d.h. mit dem Höchstwert des Stroms in negativer Richtung,beaufschlagt wird. Im Oktanten 2 verändert sich der Strom in Spule A von O bis +1, während der Strom in Spule B bei -1 bleibt usw.. Durch dieses Schema kann die Zeigerbewegung durch alle acht Oktanten bzw. durch 360° ausgeführt werden.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung, die zur Ansteuerung der Steuerspulen nötige Ströme erzeugen kann; hier wird besonderer Bezug auf die Geschwindigkeitsmessung bei einem Fahrzeug genommen. Ein Geschwindigkeitssensor 14, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt, erzeugt eine Impulsreihe mit einer Frequenz, die der Geschwindigkeit proportional ist. Diese Impulse, die die Frequenz und damit die Eingangsgröße darstellen, werden einem Puffer- oder Zwischenspeicher 16 zugeführt, und kommen von dort zu einem seriellen Tachometer 18. Das serielle Tachometer ist vorzugsweise eine digitale Frequenzmeßschaltung, wie sie beispielsweise in US-PS ^ 051 W3h beschrieben ist.

Wichtige Elemente des seriellen Tachometers sind ein Tachometerregister 20 und ein Speicherregister 2.2.. Das serielle Tachometer gibt in das.Tachometerregister eine Binärzahl ein, die proportional der erfaßten Geschwindigkeit ist. Das Tachometerregister umfaßt vorteilhafterweise ein 16-bit oder ein 18-bit-Schieberegister, während das Speicherregister auf eine Kapazität von 10 bit begrenzt ist und die oberen 1OBits des Tachometerregisters speichert, da dieses Informationsmaß oder diese Informationsmenge für eine gute Anzeigegerät-Auflösung ausreichend ist. Die 10 bit-Plätze des Speicherregisters 22 sind in Fig. Ii dargestellt. Die unteren sieben Bits oder die Menge

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der sieben Bits mit geringster Wertigkeit, die als 2 bis 2 dargestellt werden können, werden über die Leitung Zk einem In-

•verter oder Wandler 26 zugeführt. Das 2 -Bit wird über Leitung 28 an den Steuereingang des Wandlers 26 angelegt. Das Ausgangssignal des Inverters 26 adressiert einen Festwerte oder Lesespeicher ROM 30. Der ROM ist so programmiert, daß er den Tangens des sich ergebenden magnetischen Vektors des Anzeigegeräts bestimmt, so daß der Winkel des Zeigers 12 linear mit der Eingangsfrequenz ansteigt, die der Geschwindigkeitssensor 1/f abgibt. Der ROM besteht aus 128 V/orten zu je 7 bit, die jeweils einen der Ströme für einen Oktanten oder ^5°~Sektor der Anzeigegerät-Zeigerstellung bestimmen. Das Ausgangssignal des ROM 30 wird über die Leitung 32 an einen Tastverhältnis-Generator 3k weitergegeben, der wiederum ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Tastverhältnis (Verhältnis der Einschalt- zur Pausenzeit bei feststehendem Zyklus) proportional dem Wert des binären Ausgangssignals des ROM 30 ist. Das Tastverhaltnissignal wird über Leitung 35 einer Steuerlogikschaltung 36 zugeführt, die wahlweise oder abwechselnd das Tastverhältnis-Signal an zwei Anzeigegerät-Treiberschaltungen 38 weiterleitet, die jeweils wieder die Anzeigegerätspulen A bzw. B beaufschlagen.

Die Steuerlogikschaltung 36 wird durch die oberen 3 Bits oder die Reihe der Bits mit der größten Wertigkeit des Speicherregisters 22 beeinflußt, d.h. die Stellen des Speichers ZZ,

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die die Bit 2 bis 2 umfassen. Diese werden über die Leitung kO zur Steuerlogik 36 weitergegeben. Diese Reihe der drei Binärzahlen oder Bits ist in Tafel I als Steuerlogikeingang angegeben. Die Aufgabe der Steuerlogikschaltung besteht darin, den variablen Tastverhältnisstrom an die Spule A und den Dauerstrom an die Spule B weiterzuleiten und die jeweilige Polarität der Ströme zu steuern, wenn das Eingangssignal 0OO anliegt und sonst die Spulenbeaufschlagung entsprechend der

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Tafel I zu beeinflussen. In anderen Worten, der Oktant, in dem das Anzeigegerät gerade arbeitet, wird durch das Steuerlogikeingangssignal bestimmt, das durch die oberen 3 Bit des Speicherregisters ZZ dargestellt wird.

Eine der beiden Anzeigegerät-Treiberschaltungen 38 ist in Fig·5 gezeigt; hier enthält es beispielsweise die Spule A und besitzt eine Spannungsversorgung V, die mit der Spule verbunden wird, um je nachdem eine Stromführung in einer der beiden möglichen Richtungen zu ergeben. Zwei Transistoren 42 und 44 sind vorgesehen, um einen Stromfluß in die Spule A in einer Richtung zu erzeugen und ein weiteres Paar Transistoren 46 und 48 ist so angeordnet ,daß sie im Leitfähigkeitszustand in der entgegengesetzten Richtung Strom durch die Spule A leiten.

Ein Transistor 5OnIi^. geerdetem Emitter ist mit der Basis des Transistors 42 und mit der Versorgungsspannung V über als Spannungsteiler wirkende Widerstände 52 verbunden. Die Basis des Transistors 50 ist mit einer Eingangs leitung 5A-A von der Steuerlogikschaltung 36 verbunden, so daß dann, wenn die Leitung 54A stromführend ist, der Transistor 42 eingeschaltet wird. In gleicher Weise ist ein Transistor % mit einer Eingangsleitung 58A verbunden und schaltet bei stromführender Eingangsleitung 58A den Transistor 46 ein. Die Transistoren 44 und 48 sind mit ihren Basiselektroden mit Eingangsleitungen 60A bzw. 62A verbunden und werden durch diese betätigt. Die Anzeigeinstrument-Treiberschaltung für die Spule B ist identisch mit der für die Spule A ausgeführt und die entsprechenden Eingangsleitungen sind dann mit 54B, 58B, 6OB bzw. 62B bezeichnet.

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Damit wird durch richtige Beaufschlagung der Transistorpaare die Polarität des Spulenstroms beeinflußt und dann, wenn ein Transistorpaar leitfähig gemacht ist, wird der Maximalstrom der Spule zugeführt, der durch die Spannung V und die Spulenimpedanz bestimmt ist. Wenn an die Basis eines der Transistoren kk oder 48 das Tastverhältnissignal angelegt wird, wird der Spulenstrom entsprechend dem Tastverhältnis vermindert. Dabei entspricht ein Tastverhältnis von 100 % der maximalen Spulenerregung. Veränderungen der durch die Spannungsversorgung V gelieferten Spannung beeinflussen das Verhältnis der magnetischen Vektoren, bestimmt durch die voll beaufschlagte und die teilweise beaufschlagte Spule, nicht.

In Fig. 7 ist die Steuerlogikschaltung dargestellt, die die Einschalt- oder Erregungssignale für die jeweiligen Leitungen 5^A bzw. B bis 62A bzw. B abgibt. Die Leitung ifO, die Einzelleiter zur übertragung der Bits 2- bis 2^ ' umfaßt, ist mit drei Eingängen T-, T₂ und T, eines Zwischenspeichers verbunden, der über seine Ausgänge Q., Qp bzw. Q^ verzögerte oder gespeicherte Signale an die Leitungen 68, 66 bzw. Gk

7 8 Q abgibt, die jeweils den Bits 2 , 2 bzw. 2⁷ entsprechen. Ein EXCLUSIV ODER-Glied 70 besitzt Eingänge, die mit den Leitungen Gk und 68 verbunden sind und das von ihm abgegebene Ausgangssignal kommt über die Leitung 72 zu den A-Eingängen zweier Dekoder 7 k und 78, während die Leitungen 66 und Gk je einzeln mit dem A_}B- bzw. Ε-Eingängen von Dekodern 7k, 76 und 78 in der in Fig. 7 dargestellten Weise verbunden sind. Diese Dekoder sind 1 i^-Dekoder, die jeweils 4555 integrierte Schaltkreise umfassen, jeweils die schon bezeichneten Eingänge A, B und E" besitzen sowie Ausgänge Q₀, Q₁, Q_ und Q-,. Die Ausgangssignale jedes Dekoders sind in der in Tafel II bezeichneten Weise jeweils EXCLUSIV.

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TAFEL II

A	B	1	^Q1	Sa	O
O	O	O	O	O	O
1	O	O	1	O	O
O	1	O	O	1	1
1	1	O	O

Wenn dann der Freigabe eingang E" mit einer positiven Spannung beaufschlagt ist, sind alle Ausgangssignale gleich O. Wie gezeigt, ist der Freigabe (enable)-Eingang E des Dekoders 7^- mit der Tastverhältnis-Leitung 35 verbunden, so daß das Ausgangssignal des Dekoders Tif jeweils entsprechend dem Tastverhältnis moduliert ist. Die enable-Eingänge Έ der Dekoder 76 und 78 sind geerdet, so daß Vollzeitbetrieb der Ausgangssignale je nach den anliegenden Eingangssignalen A und B erreicht wird. Die Dekoderausgänge sind in der in Fig. 7 gezeigten Weise mit 8 ODER-Gliedern 80 verbunden, und so werden die Steuerlogik-Ausgangssignale erzeugt, die dann Eingangssignale für die Anzeigegerät-Treiberschaltungen über die Leitungen 54A bzw. B bis 62A bzw. B werden.

Eine Betrachtung der Steuerlogikschaltung nach Fig. 7 zeigt, daß die in Tabelle I dargestellten Logikfunktionen erreicht werden. Wenn beispielsweise alle Eingang-Bits über Leitung ZfO den V/ert O haben, dann sind auch die Signale, die an den Leitungen 6/f, 66, 68 und 72 geführt werden, 0. Wenn die Eingänge A und B jedes Dekoders den Wert O haben, ist das Ausgangssignal am Ausgang Q₀ jedes Dekoders 1. Der Ausgang Q_Q des Dekoders 7Zf wird dann durch das Tastverhältnissignal so moduliert, daß die Leitung 60A mit einem modulierten Signal beaufschlagt wird.

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Der Ausgang Q_Q des Dekoders 76 ergibt eine Vollzeit- oder Dauererregung der Leitungen 6OB und 5ZfB. Schließlich erregt das Signal am Ausgang Q₀ des Dekoders 78 die Leitung 5Z+A dauernd. Ein Blick auf die Fig. 5 stellt klar, daß damit der Transistor kk durch ein moduliertes und damit auch wieder modulierendes Eingangssignal erregt wird, das eine mit einem Einschaltverhältnis versehene Leitung dieses Transistors ergibt, und der Transistor 42 wird demnach so eingeschaltet, daß sich ein Strom mit einem bestimmten Tastverhältnis in der negativen Richtung durch die Spule A, wie nach der Tabelle I erforderlich, ergibt. In gleicher Weise wird durch die Dauererregung der Leitungen 6OB und 54B die Spule B mit einem Dauerstrom in negativer Richtung beschickt, und das Anzeigegerät ergibt eine Anzeige im Oktanten 1.

Zum Betrieb im Oktanten 2 liegt ein Eingangssignal an der Steuerlogik 36 an, das die Bits 001 enthält·, dann sind die Leitungen Gh und 72 am Wert 1 und die Leitungen 66 und 68 am Wert 0, Der Dekoder 76 empfängt dann an den Eingängen A und B das Signal 0 und erzeugt ein Ausgangssignal am Ausgang Q_Q mit dem Wert 1, wie zuvor, so daß die Leitungen 6OB und 54B dauererregt werden und einen negativen Spulenstrom in Spule B mit Dauereinschaltung ergeben. Die Dekoder 7k und 78 empfangen jeweils Eingangssignale an den Eingängen A und B mit den Werten 1 bzw. 0, so daß die Ausgänge Q. einen modulierten Tastverhältnisstrom an Leitung 62A und ein/Dauerstrom an Leitung 58A erzeugen " Dadurch wird die Spule A in positiver Richtung mit einem Tastverhältnisstrom beaufschlagt, wie es der Betrieb im Oktanten 2 erfordert.

Der Betrieb der Schaltung wird weiter mit Bezug auf die in Fig. 6 gezeigten Wellenzüge oder Stromdiagramme erklärt. Die Wellenzüge in den Fig. 6a, 6b und 6c sind Analogdarstellungen von binären Werten in der digitalen Schaltung. Fig. 6a stellt

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den Gesamtwert der unteren 7 Bits der Speicherregisters ZZ dar, die jeweils immer wieder mit zunehmender Geschwindigkeit zu einem Höchstwert ansteigen und abrupt auf O abfallen, d.h. daß im ersten Oktanten des Anzeigegeräts das Register von der gelöschten Stellung bis zur vollen Kapazität der unteren 7 Bits gefüllt wird, während die oberen 3 Bits jeweils den Wert O haben. Wenn die Geschwindigkeit weiter über die Kapazität 7 bit ansteigt, werden die unteren 7 Bits auf O zurückgestellt, während das achte bit (2 ) auf 1 erhöht wird, um den Betrieb im zweiten Oktanten anzuzeigen, und so weiter, so daß sich die wiederholte Reihe ansteigender Werte in den unteren 7 Bit-Stellen des Registers ergibt.

Fig. 6b zeigt den Betrieb des Inverters oder Wandlers 26. Der Wandler wird durch das Bit Z' des Speicherregisters gesteuert. Wenn dieses Bit den Wert O hat, durchlaufen die unteren 7 Bits des Registers den Inverter ungeändert zum Festwertspeicher ROM, während dann, wenn das Bit Z' den Wert 1 hat, der Wandler das Komplement zu dem aus den unteren 7 bit bestehenden Wort erzeugt, so daß das diskontinuierliche Muster aus Fig. 6a zu einem kontinuierlichen Sägezahnmuster nach Fig. 6b gewandelt 'wird. Das Ausgangssignal des Inverters wird an den Adreßeingang des ROM 30 weitergegeben.

Fig. 6 zeigt die Änderung des ROM-Ausgangssignals mit der Geschwindigkeit. In jedem Oktanten bildet das ROM-Ausgangssignal eine Tangensfunktion des Winkels, der durch den Inverterausgang repräsentiert wird. Der Tangens von l\5 ist 1 und der

ο '

Tangens von O ist O, so daß das ROM-Ausgangssignal sich zwischen diesen beiden Grenzen entsprechend der Eingangsadresse ändert. Durch selektives Anlegen des äquivalenten Stroms zum ROM-Ausgangssignal an jede Spule des Anzeigewerkes und durch Auswahl der richtigen Polarität kann die Anzeige über den gesamten 36O°-Bereich betrieben werden, auch wenn der ROM nur

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die Tangenswerte für 0° bis Zf 5° enthält.

Fig, 6d zeigt dann den durchschnittlichen Strom in den Spulen A und B bei jeder Anzeigestellung zwischen 0° und 270°. Die in Fig. 6d gezeigten Wellenformen sind also eine bildliche Darstellung der Tafel I, d.h. mit zunehmender Geschwindigkeit zeigen die Wellenformen in Fig. 6d die Polaritäts- und Tastverhältnis-Veränderungen des Stroms in den jeweiligen Spulen. Da der Strom sich in einer bestimmten Spule nur in abwechselnden Quadranten ändert, und in den dazwischenliegenden Quadranten am Maximalwert gehalten wird, ergibt sich, daß nur ein Funktionsgenerator für die Tangensfunktion, nämlich der ROM 30 erforderlich ist und daß infolge der Wirksamkeit der Steuerlogikschaltung 36 der variable Strom in richtiger Weise auf die jeweiligen Spulen angelegt wird, so daß sich eine lineare Bewegung des Zeigers in Abhängigkeit von der Eingangsgröße, hier der Geschwindigkeit, ergibt.

Es zeigt sich weiter, daß durch die wiederholte Ausnutzung der Tangenswerte von O bis Zf5° eine große Anzahl von Tangensfunktionswerten, d.h. Tangensfunktionswerte für eine große Wertedichte in einem relativ kleinen ROM gespeichert werden können, ohne daß an Genauigkeit und Auflösung Einbußen in Kauf genommen werden müssen.

Obwohl die beschriebene Aiötihrung eine Geschwindigkeits- Anzeigeschaltung betrifft, kann die gleiche oder eine ähnliche Vorrichtung zum Betrieb eines Anzeigegeräts auch für andere Anwendungen benutzt werden, um den V/ert oder das Ausmaß einer Eingangsgröße linear anzuzeigen.

Es wird also ein Luftkern-Anzeigegerät mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Spulen zum Antrieb eines Zeigers verwendet, bei dem die erste Spule durch einen relativ konstanten Referenz-

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strom und die zweite Spule durch einen Strom erregt wird, der sich mit einer Tangensfunktion der Eingangsgröße ändert, um den Zeiger durch einen Oktanten der Meßanzeige zu treiben. Die Strompolarität der zweiten Spule wird gewendet und der Spulenstrom wird wiederum in der gleichen Weise verändert, um den Zeiger durch einen zweiten Oktanten zu treiben. Daraufhin wird der Referenzstrom an die zweite Spule angelegt und der Spulenstrom in der ersten Spule entsprechend der Tangensfunktion verändert, um den Zeiger durch einen dritten Oktanten zu treiben usw., um einen Zeigerantrieb mit weitem Anzeigewinkel zu erreichen.

Wenn die Eingangsquantität eine Frequenz ist, wird die Treiberschaltung vorzugsweise als Digitalschaltung mit einem Festwert- oder Auslesespeicher ausgelegt, wobei in dem Speicher die Tangensfunktion der Eingangsgröße enthalten ist, und es wird eine Steuerlogik 36 verwendet, die wahlweise den Dauerstrom und den variablen Strom an die jeweiligen Anzeigeinstrume nt spulen ■ anlegt, um die richtige Zeigerbewegung zu erzielen.

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Claims

Patentansprüche :

Vorrichtung zum Betrieb eines Anzeigeinstrumentes, das erste und zweite senkrecht aufeinanderstellende Spulen zur Erzeugung eines resultierenden Magnetfeldes und einen Zeiger aufweist, dessen Winkellage durch das resultierende Magnetfeld eingestellt wird, um einen Ausschlag proportional zum Wert einer Eingangsgröße anzuzeigen, mit einer in Abhängigkeit von der Eingangsgröße ein zum Wert der Eingangsgröße proportionales Signal erzeugenden Schaltung, dadurch gekennzeichnet", daß ein Funktionsgenerator (30) das Signal zur Erzeugung eines Ausgangssignals empfängt, welches sich als eine Tangensfunktion des Signals in jeweils einem Bereich aus einer Vielzahl begrenzter Bereiche ändert, daß eine Steuerschaltung (36) und eine Treiberschaltung (38) vorgesehen sind, die gesteuert durch das Ausgangssignal des Funktionsgenerators (30) einen variablen, dem Ausgangssignal des Generators proportionalen Treiberstrom und einen Referenztreiberstrom zu erzeugen, der gleich ist dem Maximalwert des

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variablen Treiberstroms, sowie um wahlweise die beiden Treiberströme an die erste bzw. zweite Spule (A; B) anzulegen und die Polarität der Treiberströme so zu steuern, daß ein resultierendes Magnetfeld in der erwähnten Weise in einer Richtung erzeugt wird, so daß der Zeiger (12) entsprechend dem Wert der Eingangsgröße gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (18) in Abhängigkeit von der Eingangsgröße eine Binärzahl erzeugt, die proportional zum Wert der Größe ist und eine Reihe von Bits größterWertigkeit umfaßt, deren Wert schrittweise mit dem Wert der Eingangsgröße anwächst, sowie eine Reihe von Bits mit geringster Wertigkeit, die beim Anwachsen des Wertes der Eingangsgröße in wiederholtem Muster zunehmen, daß weiter ein durch die Reihe der geringstwertigen Bits adressierter Speicher (30) zur Speicherung einer Tafel von Zahlen vorgesehen ist, welche den Tangens eines Winkels repräsentieren, welcher durch die Reihe der Bits mit geringster Wertigkeit repräsentiert wird, um ein binäres Ausgangssignal zu erzeugen, und daß eine das binäre Ausgangssignal erhaltende Schaltung (34) zur Erzeugung eines sich proportional zum Tangens des durch die Reihe der Bits mit geringster Wertigkeit repräsentierten Winkels proportional änderndes Signal vorgesehen ist und daß die Steuerschaltung und die Treiberschaltung eine Steuerlogik (36) und Steuerschaltungen (38) umfassen, die durch das sich ändernde Signal und durch die Reihe der Bits mit größter Wertigkeit beeinflußt sind, um einen variablen Treiberstrom proportional zu dem sich ändernden Signal und eine.n Referenzstrom gleich dem Maximalwert des variablen Treiberstroms zu erzeugen und wahlweise die beiden Treiberströme an die erste bzw. zweite Spule (A; B) anzulegen und die Polarität der Treiberströme zu kontrollieren, um ein resultierendes Magnetfeld der erwähnten Art in einer solchen Richtung zu erzeugen, daß der Zeiger (12) entsprechend dem Wert der Eingangsgröße gerichtet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Eingangsgröße in einem bestimmten Bereich ist, ein im wesentlichen konstantes Referenzsignal an die erste Spule (B) und ein in jeweils einem aus einer Vielzahl begrenzter Bereiche sich wie eine Tangensfunktion der Eingangsgröße änderndes Signal an der zweiten Spule (A) angelegt ist, wodurch der Ausschlagwinkel des Zeigers (12) sich durch einen Sektor des Anzeigeinstruments in der gleichen Weise ändert, wie die Eingangsgröße sich durch den einen Bereich hindurch ändert, und daß dann, wenn die Eingangsgröße sich in einem anderen Bereich in Nachbarschaft zum erstgenannten Bereich befindet, das Referenzsignal an die zweite Spule (A) und das sich ändernde Signal an die erste Spule (B) angelegt ist, wodurch der Ausschlagwinkel des Zeigers (12) sich durch einen weiteren Sektor des Anzeigeinstrumens in gleicher Weise ändert, wie die Eingangsgröße sich durch den anderen Bereich hindurch ändert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich mit der Eingangsgröße wie der Tangens eines Winkels im Bereich von O bis /f5° ändernder Strom jeweils über jedem Oktanten einer Vielzahl von Anzeigeinstrument-Oktanten erzeugt ist, daß ein Referenzstrom mit einem Wert erzeugt ist, der gleich dem Maximalwert des sich ändernden Stroms entspricht, daß dann, wenn die Einfangsgröße sich in einem ersten Bereich befindet, der Referenzstrom mit einer ersten Polarität der ersten Spule (B) und der sich ändernde Strom in einer ersten Polarität der zweiten Spule (A) zugeführt ist, wodurch der Ausschlagwinkel des Zeigers (12) sich durch einen ersten Oktanten des Anzeigeinstrumentes ändert wie die Eingangsgröße sich durch den einen Bereich ändert, daß dann, wenn die Eingangsgröße sich in einem zweiten, dem ersten Bereich benachbarten Bereich befindet, der Re erenzstrom in der ersten Polarität der ersten Spule und der sich

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ändernde Strom in einer zweiten Polarität der zweiten Spule zugeführt ist, wodurch der Ausschlagwinkel des Zeigers sich durch einen zweiten Oktanten des Anzeigeinstruments ändert, wie sich die Eingangsgröße durch einen zweiten Bereich benachbart dem einen Bereich ändert, daß dann, wenn die Eingangsgröße sich durch jeweilige dritte und vierte Bereiche ändert, der Referenzstrom in der zweiten Polarität an die zweite Spule angelegt ist und der sich ändernde Strom anfangs in einer ersten Polarität und dann in einer zweiten Polarität an die erste Spule angelegt ist, wodurch der Ausschlagwinkel des Zeigers sich durch dritte bzw. vierte Oktanten des Anzeigeinstruments ändert und daraufhin bei darauffolgenden Änderungen der Eingangsgröße durch weitere Bereiche das angegebene Muster der alternativen Beaufschlagung des Referenz- und des variablen Stroms auf die jeweiligen Spulen fortgesetzt wird und fortschreitend der variable Strom vom maximalen Wert in einer Polarität durch Null zum maximalen Wert in der anderen Polarität für je zwei Oktanten geändert ist, um fortschreitend den Ausschlagswinkel des Zeigers proportional zu Änderungen der Eingangsgröße zu ändern.

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