DE3438511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zeigerlosen, quasianalogen Meßwertanzeige mittels in Reihen angeordneten Leuchtdioden (LED), mit einer Steuerschaltung zur Erregung einer jeweils durch einen Meßwert bestimmten Anzahl der Leuchtdioden und zur automatischen Umschaltung des Anzeigebereiches, insbesondere für einen Einsatz in Prozeßwarten, Steuerpulten oder dergleichen.

Der Stand der Technik:

Eine Vorrichtung der wie vorstehend definierten Art ist im wesentlichen bereits aus der DD-PS 01 53 243 bekannt.

Die aus dieser Druckschrift hervorgehende, quasianaloge LED-Anzeige mit automatischer Umschaltung des Anzeigebereiches erfordert eine vergleichsweise sehr komplizierte Schaltungsanordnung, da zwei verschiedene Gruppen von LED vorgesehen sind, die gemeinsam an einen Schaltkreis angeschlossen sind, der jeweils zwischen diesen beiden LED-Gruppen in Anhängigkeit von einem unteren und einem oberen Referenzspannungsbereich umschalten muß.

Aus "Schaltbeispiele", Ausgabe 1975/76, Siemens AG, München, Seiten 126-130, ist eine integrierte Ansteuerschaltung für eine größere Anzahl von LED-Zeilen bekannt, wobei eine derartige Schaltung so ausgelegt ist, daß beim Unterschreiten des Steuerspannungsbereiches die erste LED einer Zeile aufleuchtet, beim Überschreiten des Steuerspannungsbereiches jeweils die letzte LED einer Zeile.

In der DE 30 35 167 A1 wird ein Meßgerät mit einer Analoganzeigeskala und/oder einer Digitalanzeige für einen Meßwert beschrieben, wobei dieses Meßgerät zusätzliche Mittel zur Spreizung der Analog- und/oder Digitalanzeige aufweisen und die Spreizung der Anzeige beispielsweise durch ein optisches Signal angezeigt werden kann.

In dem Prospekt der Firma John Fluke Mfg. Co., Inc., USA, "Fluke 70 Series Multimeters", Copyright 1983, ist ein Multimeter mit einer LCD-Anzeige beschrieben, bei der gleichzeitig eine digitale Meßwertanzeige (Ziffernanzeige) und eine analoge Balkendiagramm-Anzeige vorgesehen sind.

Die Aufgabenstellung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur zeigerlosen, quasianalogen Meßwertanzeige, wie eingangs definiert, zu schaffen und sie insbesondere mit dem Ziel auszubilden, die Anzeigegenauigkeit zu erhöhen, die Auflösung zu verbessern und durch Wahlmöglichkeit verschiedener Meßwertverarbeitungs- und Meßwertanzeigeprogramme die Lagerhaltung derartiger Meßwertanzeigevorrichtungen zu vereinfachen.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die Kombination der Merkmale gelöst, wie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird der Bau einer einfach ausgebildeten, zeigerlosen, quasianalogen Meßwertanzeigevorrichtung ermöglicht, bei der sich mit beispielsweise 100 LED in nur einer Reihe eine Anzeigeauflösung von 0,1% erzielen läßt, gegenüber einer Auflösung von lediglich 1% bei herkömmlichen LED-Anzeigevorrichtungen. Durch die Steuerschaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird erreicht, daß ein automatischer "Lupen-Effekt" eintritt, wenn der Momentanmeßwert größer als 1/10 oder gleich 1/10 des zulässigen Aussteuerbereiches ist, während andererseits eine mit dem Faktor 10 multiplizierte Meßwertanzeige in der LED-Reihe erfolgt, wenn der Momentanmeßwert kleiner als 1/10 des zulässigen Aussteuerbereiches ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Insgesamt betrachtet wird aufgrund der vorliegenden Erfindung durch die einem Nonius entsprechende Art der Anzeige der Meßwerte eine sehr hohe Auflösung dieser Meßwertanzeigen erzielt. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr vielgestaltige Anzeige eines Meßwertes - in Abhängigkeit von seiner Größe - durch entsprechende Leuchtbänder, Unterteilungen der Leuchtbänder in Dezimal-Bereiche, Umschaltung der Farbe der Leuchtdioden in Abhängigkeit von Grenzwerten, wahlweise Verschiebung des Nullpunkts der Skalierung und dergleichen mehr.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Schaltschema einer Steuerschaltung einer Vorrichtung zur zeigerlosen, quasianalogen Meßwertanzeige;

Fig. 2 eine LED-Zeile mit einer ersten Art der Meßwertanzeige;

Fig. 3 eine weitere LED-Zeile mit einer zweiten Art der Meßwertanzeige;

Fig. 4 eine Anzeigetafel für eine Meßwertanzeige gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und

Fig. 5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Anzeigetafel für eine Doppelanzeige mit Ziffernanzeige.

Aus der Fig. 1 ist schematisch ein Schaltschema oder Blockschaltbild für eine Steuerschaltung ersichtlich, die Meßwerteingänge 1 für einen (mehrere) Meßwert(e) bzw. dem (den) Meßwert(en) entsprechende Spannungen aufweist. Diese Spannungen sind zweckmäßigerweise auf den zulässigen Aussteuerbereich begrenzt und werden einem Multiplexer 2 zugeführt, durch diesen Multiplexer 2 abgetastet und von einem Abtast- und Haltekreis 3 jeweils so lange festgehalten, bis sie von einem Analog-Digital-Wandler 4 gewandelt und in einem Mikrocomputer 5 eingelesen werden.

Im Mikrocomputer 5 wird sodann festgestellt, ob ein momentaner Meßwert größer als 1/10 des Aussteuerbereiches ist oder nicht. Ist der Meßwert größer als 1/10, erfolgt, in später noch zu beschreibender Weise, eine Ansteuerung von Leuchtdioden im Sinne eines Nonius- bzw. Lupen-Effektes. Ist ein momentaner Meßwert dagegen kleiner oder gleich 1/10 des Ansteuerbereiches, wird der Meßwert mit einem Faktor 10 multipliziert. Diese Meßwerte werden einem zweiten Multiplexer 8 zugeführt und über einen LED-Treiber 9 einer LED-Zeile 10 zugeleitet. Auf diese Weise läßt sich mit 100 Leuchtdioden in einer Zeile 10 eine Auflösung von 1‰ erzielen. Bei bisher bekannten Anzeigeeinheiten war lediglich eine Auflösung von 1% erreichbar.

An den Mikrocomputer 5 kann ein Grenzwertmelder 7 angeschlossen sein, wobei dem Mikrocomputer 5 vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwerten entsprechende Spannungen über eine Grenzwerteingabe 6 zugeführt werden.

Weiterhin ist eine zusätzliche Ziffernanzeige 12 vorgesehen, die über einen LED-Treiber 11 gesteuert wird. Die Ziffernanzeige wird durch eine 3 1/2-stellige bzw. 4 1/2-stellige LED-Anzeige gebildet. Diese Ziffernanzeige 12 kann beispielsweise eine von den Meßwertgrößen als Ziffernfolge anzeigen, während alle Meßwertgrößen mit jeweils einer LED-Zeile 10 zur Anzeige gebracht werden.

An den Mikrocomputer 5 können weitere Schalteinheiten angeschlossen werden, beispielsweise eine Schaltung A zur Einstellung des Anzeigemodus, z. B. Schleppzeiger, Nullpunkt oben, Nullpunkt unten, Nullpunkt in der Mitte, usw. Ferner kann der Mikrocomputer 5 mit einer Schaltung M zur Steuerung der Helligkeit der LED-Zeile(n) 10 über das Tastverhältnis der Steuerimpulse verbunden sein.

Es ist ferner möglich, mit dem Grenzwertmelder 7 oder der Grenzwerteingabe 6 eine Farbumsteuerung der Leuchtdioden durchzuführen, beispielsweise eine Farbumsteuerung von grün auf rot, dann, wenn ein zulässiger Grenzwert von der zugehörigen jeweiligen Meßgröße überschritten bzw. unterschritten wird.

In Fig. 2 ist eine LED-Leuchtzeile 10 mit entsprechender Skalierung dargestellt. In dieser Zeile 10 sind bei diesem Ausführungsbeispiel 101 Leuchtdioden angeordnet, wobei angenommen ist, daß die der Meßgröße entsprechende Meßspannung 9,4 V beträgt, während der Aussteuerbereich 100 V faßt. Da der Meßwert kleiner als 1/10 des zulässigen Aussteuerbereiches ist, wird er, wie vorstehend erläutert, mit einem Faktor 10 multipliziert angezeigt.

In Fig. 3 ist eine LED-Zeile 10 dargestellt, wobei eine dem jeweiligen Meßwert entsprechende Spannung von 94,4 V angezeigt wird. Bei diesem Fall, da der Meßwert größer oder gleich 1/10 des zulässigen Aussteuerbereiches ist, werden im Anzeigebereich der ersten zehn Dioden die Zehntelstelle und darüber die ganzen Stellen des Meßwertes angezeigt. In diesem Betriebsfall tritt somit ein Lupen- bzw. Nonius-Effekt auf. Die 101. Leuchtdiode kann zur Unterscheidung des Meßmodus verwendet werden. Die Steuerschaltung kann so ausgelegt werden, daß bei diesem Betriebsfall von den ersten zehn Leuchtdioden nur eine Leuchtdiode aufleuchtet, die die Zehntelstelle der jeweiligen Meßspannung kennzeichnet, oder alle Leuchtdioden entsprechend den Zehntelstellen des vorliegenden Meßwertes.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem auf einer Anzeigetafel 13 zwei Leuchtdiodenzeilen 10 angeordnet sind. Dabei ist bei diesem Ausführungsbeispiel je ein oberer und ein unterer Grenzwert angezeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist eine Doppelanzeige entsprechend Fig. 4 dargestellt, wobei zusätzlich eine Ziffernanzeige 12 vorgesehen ist.

Durch die Verwendung einer Helligkeits- bzw. Umsteuerungsschaltung H ist es möglich, die Helligkeit der Leuchtdioden an die jeweiligen Umgebungsbedingungen anzupassen, so daß eine ausreichende Ablesbarkeit einerseits und eine Blendfreiheit andererseits sichergestellt sind. Zur Steuerung der Helligkeit kann in an sich bekannter Weise eine lichtempfindliche Diode vorgesehen sein, die die Leuchtdioden der Anzeigebänder proportional zum gemessenen Umgebungslicht in ihrer Lichtstärke moduliert.

An den Mikrocomputer 5 kann eine serielle Schnittstelle angeschlossen sein, zur Datenübertragung oder bei Grenzwertüberschreitung zur Übertragung einer Alarm-Meldung über das Telefonnetz, beispielsweise mit dem TEMEX-Dienst der Deutschen Bundespost.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur zeigerlosen, quasianalogen Meßwertanzeige mittels in Reihen angeordneten Leuchtdioden (LED), mit einer Steuerschaltung zur Erregung einer jeweils durch einen Meßwert bestimmten Anzahl der Leuchtdioden und zur automatischen Umschaltung des Anzeigebereiches, insbesondere für einen Einsatz in Prozeßwarten, Steuerpulten oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Reihe (10) mit mindestens 100 in der Amplitude modulierbaren, ein- oder mehrfarbigen Leuchtdioden (LED) vorgesehen ist und die Steuerschaltung in der Weise ausgebildet ist, daß bei einem momentanen Meßwert, der kleiner als 1/10 des zulässigen Aussteuerbereiches ist, der Meßwert mit einem Faktor 10 multipliziert zur Anzeige gebracht wird, und bei einem momentanen Meßwert 1/10 des zulässigen Aussteuerbereiches im Anzeigebereich der ersten zehn Leuchtdioden die Zehntelstelle des Meßwertes und durch die übrigen Leuchtdioden die ganzen Stellen des Meßwertes zur Anzeige gebracht werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Anzeigeeinheit (12) zur numerischen Anzeige eines momentanen Meßwertes mit Leuchtdioden vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Schalteinrichtungen zur Farbumsteuerung der Leuchtdioden bei Überschreiten vorgebbarer Grenzwerte durch den momentanen Meßwert aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Schaltungseinrichtungen (H) zur Steuerung der Helligkeit der Leuchtdioden aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen ersten Multiplexer (2) aufweist, der die auf den zulässigen Aussteuerbereich begrenzten Eingangsmeßgrößen abtastet und über einen Abtast- und Haltekreis (3) sowie einen Analog-Digital-Wandler (4) einem Mikrocomputer (5) zuführt, der über einen zweiten Multiplexer (8) und eine Treiberstufe (9) die Leuchtdioden in Abhängigkeit von der momentanen Meßwertgröße steuert.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine serielle Schnittstelle zur Datenübertragung und/oder zur Übertragung einer Alarmmeldung bei Grenzwertüberschreitungen.