DE3638122C2

DE3638122C2 -

Info

Publication number: DE3638122C2
Application number: DE19863638122
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6100 Darmstadt De Jaeger
Original assignee: AKADEMISCHE FLIEGERGRUPPE DER JOHANN-WOLFGANG-GOETHE-UNIVERSITAET - AKAFLIEG - 6000 FRANKFURT DE
Current assignee: AKADEMISCHE FLIEGERGRUPPE DER JOHANN-WOLFGANG-GOETHE-UNIVERSITAET - AKAFLIEG - 6000 FRANKFURT DE
Priority date: 1986-11-08
Filing date: 1986-11-08
Publication date: 1990-12-20
Also published as: DE3638122A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Höhenmesser mit einem Sensor für den barometrischen Druck, einer die Meßsignale in Arbeitssignale umsetzenden Verarbeitungsschaltung, einer Vorrichtung zum Eingeben eines eine Höhenbezugsebene festlegenden Bezugssignals, einer Verknüpfungsschaltung, die aus Arbeitssignal und Bezugssignal ein Höhensignal erzeugt, sowie einer mit dem Höhensignal versorgbaren Anzeigevorrichtung.The invention relates to an electronic Altimeter with a barometric sensor Pressure, one converting the measurement signals into work signals Processing circuit, an input device a reference signal defining a height reference plane, a logic circuit consisting of the working signal and Reference signal generates an altitude signal, and one with the height signal supplyable display device.

Ein bekannter Höhenmesser dieser Art (DE-OS 34 39 644) ist für Kraftfahrzeuge bestimmt, deren Fahrer wissen möchten, welche Höhe das Fahrzeug jeweils am Boden hat. Zu diesem Zweck wird im Speicher die Höhe des Startpunk tes und der barometrische Druck zu Fahrtbeginn festgehal ten. Einem Rechenwerk wird ständig einerseits der Spei cherinhalt und andererseits der aktuelle Druck zugeführt, so daß die Druckdifferenz und damit die Höhendifferenz gegenüber der Höhe bei Fahrtbeginn bekannt ist. Die Anzeigevorrichtung gibt die tatsächliche Höhe an, die durch eine Verknüpfung der Differenz mit der Anfangshöhe ermittelt wird.A known altimeter of this type (DE-OS 34 39 644) is intended for motor vehicles whose drivers know want the height of the vehicle on the ground. For this purpose, the height of the starting point is stored in memory and the barometric pressure at the start of the journey On the one hand, the arithmetic unit is constantly fed content and on the other hand the current pressure, so that the pressure difference and thus the height difference compared to the height at the start of the journey. The Display device indicates the actual height that by linking the difference to the initial height is determined.

Für Flugzeuge sind mechanisch arbeitende Höhenmesser bekannt, bei denen die Bewegung einer Druckdosenmembran auf einen Zeiger übertragen wird, wobei der Zeigeraus schlag dem jeweiligen barometrischen Luftdruck ent spricht. Eine relativ zur Barometer-Skala drehbare Höhen skala erlaubt es, die Höhenbezugsebene, auf die sich die Messung bezieht, einzustellen. Aufgrund der mecha nischen Ausgestaltung ergeben sich Meßfehler. Außerdem stößt eine genaue Einstellung der Höhenskala auf Schwie rigkeiten.For airplanes there are mechanical altimeters known in which the movement of a pressure can membrane is transferred to a pointer, the pointer being off reflect the respective barometric air pressure speaks. A height that can be rotated relative to the barometer scale scale allows the height reference plane to be referenced relates the measurement. Because of the mecha African design result in measurement errors. Furthermore an exact setting of the height scale meets Schwie difficulties.

Auch bei einem anderen digitalen Höhenmeßgerät für Flug zeuge (DE-OS 31 05 053) mißt ein Druckumformer den atmosphärischen Druck des Ortes, an dem sich das Flugzeug befindet. Ein Schaltkreis berechnet die Höhe aus dem Drucksignal. Die Höhensignale definieren Adressen in einem Speicher, aus welchem Codesignale entsprechend der Höhe des Flugzeugs abgerufen werden.Also with another digital altitude measuring device for flight witness (DE-OS 31 05 053) measures a pressure transmitter atmospheric pressure of the place where the aircraft is located. A circuit calculates the height from the Pressure signal. The height signals define addresses in a memory from which code signals accordingly the altitude of the aircraft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro nischen Höhenmesser der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß er für die Verwendung in einem Flug zeug geeignet ist.The invention has for its object an electro African altimeter of the type described above to train him for use in a flight stuff is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verarbeitungsschaltung ein Arbeitssignal abgibt, das der dem gemessenen barometrischen Druck entsprechen den Höhe entspricht, daß die Verknüpfungsschaltung ein Höhensignal zur Anzeige einer auf die Höhenbezugsebene bezogenen Höhe erzeugt, und daß eine Umsetzschaltung aus dem Bezugsignal ein Drucksignal zur Anzeige des auf die Höhenbezugsebene bezogenen barometrischen Drucks erzeugt, wobei dieser angezeigte Druck durch die Eingabe vorrichtung einstellbar ist. This object is achieved in that the processing circuit emits a working signal, that correspond to the measured barometric pressure the height corresponds to that of the logic circuit Height signal to indicate a level reference level related height generated, and that a conversion circuit from the reference signal a pressure signal to indicate the barometric pressure related to the height reference plane generated, this displayed pressure by entering device is adjustable.

Bei dieser Konstruktion wirkt das Bezugssignal auf zwei Anzeigen ein. Die Drucksignal-Anzeige stellt das Bezugs signal und damit die Höhenbezugsebene in Relation zum dort herrschenden oder zu erwartenden barometrischen Druck. Bei der Höhensignal-Anzeige wird das Bezugssignal mit dem aus dem Meßsignal abgeleiteten Arbeitssignal in Beziehung gesetzt, so daß die Höhe über der Höhen bezugsebene angezeigt werden kann. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, lassen sich auf diese Weise alle im Flugbetrieb üblichen Einstellungen und Ablesungen vornehmen. Der Höhenmesser ist leicht zu bedienen. Da der elektronische Höhenmesser auch eine Digitalanzeige erlaubt, sind genauere Ablesungen als bisher möglich. Da das Gerät billig hergestellt werden kann, eignet es sich auch für Sport- und Segelflugzeuge. In this construction, the reference signal acts on two Ads one. The pressure signal display provides the reference signal and thus the height reference plane in relation to the there prevailing or expected barometric Print. In the altitude signal display, the reference signal with the working signal derived from the measurement signal related, so that the height above the heights reference plane can be displayed. As below is explained in more detail in this way all settings and readings common in flight operations make. The altimeter is easy to use. There the electronic altimeter also has a digital display allowed, more accurate readings are possible than before. Since the device can be manufactured cheaply, is suitable it is also suitable for sports and gliders.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich durch einen Um schalter, der den Eingang der Anzeigevorrichtung wahlwei se mit dem Höhensignal der Verknüpfungsschaltung oder dem Drucksignal der Umsetzschaltung versorgt. Es genügt dann eine Anzeigevorrichtung, um wahlweise die Höhe oder den Druck anzuzeigen.A further simplification results from a Um switch that selects the input of the display device se with the height signal of the logic circuit or supplied the pressure signal of the conversion circuit. It is sufficient then a display device to selectively adjust the height or display the pressure.

Mit Vorteil weist die Verknüpfungsschaltung einen Sum mierer auf, der das Arbeitsignal und das Bezugssignal vorzeichenrichtig verarbeitet. Hierbei kann das Arbeits signal der Meßhöhe und das Bezugssignal der Höhe der Bezugsebene zugeordnet sein, so daß sich durch einfache Differenzbildung das anzuzeigende Höhensignal ergibt.The logic circuit advantageously has a sum mierer on of the working signal and the reference signal processed with the correct sign. This can work signal of the measuring height and the reference signal of the height of the Be assigned to the reference plane, so that by simple Difference formation gives the height signal to be displayed.

In gleicher Weise kann auch die Umsetzschaltung einen Summierer aufweisen, der ein konstantes Hilfssignal und das Bezugssignal vorzeichenrichtig verarbeitet. Diese Schaltung führt zu einer mit zunehmender Höhe der Bezugsebene abnehmenden Luftdruckanzeige.In the same way, the conversion circuit can be one Have summers of a constant auxiliary signal and processed the reference signal with correct sign. This circuit leads to an increasing height the air pressure gauge decreasing the reference level.

Die Kennlinien von Verknüpfungsschaltung und Umsetzschal tung können auch einen anderen Verlauf haben, sofern sie nur passend zu dem hier interessierenden physika lischen Daten der Atmosphäre ausgelegt sind. So kann beispielsweise die Umsetzschaltung einen einfachen Ver stärker aufweisen oder nur eine Durchgangsleitung besit zen, wenn das Bezugssignal dem barometrischen Druck der Höhenbezugsebene entspricht und die Verknüpfungs schaltung eine kompliziertere Kennlinie aufweist.The characteristics of logic circuit and transfer scarf tion can also have a different course, if they only match the physika of interest here atmospheric data. So can for example, the conversion circuit a simple Ver have stronger or only have a through line zen if the reference signal is the barometric pressure corresponds to the height reference plane and the link circuit has a more complicated characteristic.

Der Höhenmesser kann weitgehend digital oder analog ausgeführt werden.The altimeter can be largely digital or analog be carried out.

Im letzgenannten Fall ist bei einer bevorzugten Ausfüh rungsform dafür gesorgt, daß die Anzeigevorrichtung eine Digital-Anzeigeeinheit mit mindestens 4 1/2 Stellen aufweist, daß ein Analog-Digital-Umsetzer mit nur 3 1/2 Stellen vorgesehen ist und daß eine Umschaltvorrichtung vorhanden ist, die wahlweise das Höhensignal in voller Größe oder das durch 10 geteilte Höhensignal, um eine Stelle nach vorn verschoben und hinten durch eine Null ergänzt, zur Anzeige bringt. Dies erlaubt es, mit einem verhältnismäßig billigen Umsetzer auszukommen und trotz dem alle für ein Flugzeug erforderlichen Höhen- und Druckdaten anzuzeigen. Denn in Höhen über 1999 m ist eine Feinauflösung der Höhe von 1 m nicht erforderlich. Durch Umschalten kann die Anzeige bis auf 19 990 m er weitert werden.In the latter case, there is a preferred embodiment tion form ensured that the display device a digital display unit with at least 4 1/2 digits has that an analog-to-digital converter with only 3 1/2 Set is provided and that a switching device is present, which optionally the full height signal Size or the height signal divided by 10 to make a Position shifted forward and back by a zero added, displays. This allows one relatively cheap implementers get along and despite which all the height and Display print data. Because at altitudes above 1999 m a fine resolution of 1 m is not necessary. By switching the display can go up to 19,990 m be continued.

Eine sehr einfache Schaltung dieser Art ist ausgewiesen durch einen ersten Umschalter, der wahlweise das volle Höhensignal oder einen an einem Potentiometer abgegrif fenen 1/10-Bruchteil an den Eingang des Analog-Digi tal-Umsetzers legt, und durch einen damit gekoppelten zweiten Umschalter, der den Ausgang des Umsetzers mit einem die vier letzten Stellen der Digitalanzeige umfas senden Bereich oder mit einem um eine Stelle nach vorn versetzen Bereich verbindet, wobei im letztgenannten Fall die letzte Stelle mit einer Null angesteuert wird.A very simple circuit of this type is shown through a first changeover switch, which alternatively the full Height signal or a tapped on a potentiometer open 1/10 fraction to the input of the analog digi tal converter and through a coupled second changeover switch using the output of the converter includes the last four digits of the digital display send area or with a one place forward offset area connects, being in the latter If the last digit is controlled with a zero.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on a in the drawing tion shown, preferred embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Höhen messers, Fig. 1 is a block diagram diameter of the heights according to the invention,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Verknüpfungsschaltung und einer Umsetzschaltung und Fig. 2 shows an embodiment of a logic circuit and a conversion circuit and

Fig. 3 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung. Fig. 3 shows a schematically illustrated embodiment of a display device.

In Fig. 1 ist ein Drucksensor 1 veranschaulicht, der eine Druckdose mit druckempfindlicher Membran enthält und ein Meßsignal a abgibt, das von der Membrandurchbie gung abhängt. Als Fühler können Dehnungsmeßstreifen ver wendet werden, die in einer Brückenschaltung angeord net sind. Es folgt eine Verarbeitungsschaltung 2, in der das Meßsignal durch Temperaturkompensation usw. verarbeitet wird. Die Verarbeitungsschaltung 2 gibt ein Arbeitssignal b ab, das der dem barometrischen Druck entsprechenden Höhe entspricht.In Fig. 1, a pressure sensor 1 is illustrated, which contains a pressure cell with a pressure-sensitive membrane and emits a measurement signal a , which depends on the membrane deflection. Strain gauges can be used as sensors, which are net in a bridge circuit. A processing circuit 2 follows, in which the measurement signal is processed by temperature compensation etc. The processing circuit 2 emits a working signal b which corresponds to the height corresponding to the barometric pressure.

Das Arbeitssignal b wird dem einen Eingang einer Verknüp fungsschaltung 3 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einem Bezugssignal c versorgt wird. Dieses wird an einer Einstellvorrichtung 4 mit einem Potentiometer P 1 abge griffen. Das Bezugssignal entspricht einer bestimmten Höhenbezugsebene. Am Ausgang der Verknüpfungsschaltung 3 wird ein Höhensignal d abgenommen, das über einen Um schalter S 1 an eine Anzeigevorrichtung 5 geliefert wird. Außerdem wird das Bezugssignal c dem einen Eingang einer Umsetzschaltung 6 zugeführt, dessen anderer Eingang mit einem konstanten Hilfssignal e versorgt wird. Am Ausgang tritt ein Drucksignal f auf, das dem barometri schen Druck der Höhenbezugsebene entspricht. Dieses Drucksignal kann wahlweise über den Umschalter S 1 zur Anzeigevorrichtung 5 geleitet werden.The working signal b is fed to one input of a combination circuit 3 , the second input of which is supplied with a reference signal c . This is abge on an adjusting device 4 with a potentiometer P 1 . The reference signal corresponds to a certain height reference level. At the output of the logic circuit 3 , a height signal d is taken, which is supplied to a display device 5 via a switch S 1 . In addition, the reference signal c is fed to one input of a conversion circuit 6 , the other input of which is supplied with a constant auxiliary signal e . At the output, a pressure signal f occurs which corresponds to the barometric pressure of the height reference plane. This pressure signal can optionally be passed to the display device 5 via the changeover switch S 1 .

In Fig. 2 ist der Aufbau der Verknüpfungsschaltung 3 unter der Umsetzschaltung 6 in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die Verknüpfungsschaltung 3 besitzt einen Verstärker A 1, dessen nicht invertierender Eingang an Masse liegt. Der invertierende Eingang wird über einen Widerstand R 1 mit dem Arbeitssignal b und über einen Widerstand R 2 mit dem Bezugssignal c versorgt. Er ist über einen Widerstand R 3 mit dem Ausgang und über einen Widerstand R 4 mit dem Abgriff eines weiteren Potentiometers P 2 verbunden. Die Umsetzschaltung 6 weist einen Verstärker A 2 auf, dessen nichtinvertierender Eingang an Masse liegt, während der invertierende Ein gang über einen Widerstand R 5 mit dem Bezugssignal c und über einen Widerstand R 6 mit dem Hilfssignal e ver sorgt wird. Er ist außerdem über einen Widerstand R 7 mit dem Verstärkerausgang verbunden. Zur Einstellung des Hilfssignals e dient ein weiteres Potentiometer P 3. Die Bemessung der einzelnen Potentiometer und Wider stände ist derart, daß das Bezugssignal c in der Verknüp fungsschaltung 3 vom Arbeitssignal b und in der Umsetz schaltung 6 vom Hilfssignal e subtrahiert wird.In FIG. 2, the structure of the logic circuit 3 of the conversion circuit 6 is illustrated in one embodiment. The logic circuit 3 has an amplifier A 1 , the non-inverting input of which is connected to ground. The inverting input is supplied with the working signal b via a resistor R 1 and with the reference signal c via a resistor R 2 . It is connected via a resistor R 3 to the output and via a resistor R 4 to the tap of a further potentiometer P 2 . The conversion circuit 6 has an amplifier A 2 , the non-inverting input of which is connected to ground, while the inverting input is provided via a resistor R 5 with the reference signal c and via a resistor R 6 with the auxiliary signal e . It is also connected to the amplifier output via a resistor R 7 . Another potentiometer P 3 is used to set the auxiliary signal e . The dimensioning of the individual potentiometers and resistors is such that the reference signal c in the combination circuit 3 from the working signal b and in the conversion circuit 6 is subtracted from the auxiliary signal e .

Im Betrieb kann wie folgt vorgegangen werden:The operation can be carried out as follows:

a) If the aircraft is on the airfield and the switch S 1 has the illustrated position, the height display in the display device 5 can be brought to zero by changing the setting device 4 . In the other position of the switch S 1 , the current air pressure at the airfield (QFE) is then displayed. If the aircraft is now started, the display device 5 indicates the respective height above the airfield in the illustrated position of the switch S 1 . The height reference level is the airfield height.
b) When it is selected as the height reference plane of the sea level (MSL), in the changeover position of S 1 by means of the adjusting device 4, the theoretical air pressure of the standard atmosphere at sea level, Retired credited to the field elevation, so the value QNH be set in the display device. Then the switch S 1 is switched back to the illustrated position, the device 5 indicates the respective height above sea level.
c) The ICAD standard height corresponding to a standard air pressure in NN of 1013.2 hPa can also be selected as the height reference level by the setting device 4 , with S 1 assuming the changeover position. The height of the aircraft is then displayed above the ICAO standard height when the switch S 1 assumes the illustrated position.

Wie Fig. 3 zeigt, weist die Anzeigevorrichtung 5 einen 3 1/2-stelligen Analog-Digital-Umsetzer 7 und eine 4 1/2-stellige LCD-Anzeigeeinheit 8 auf. Die vollen Stellen können mit den Ziffern 0 bis 9, die 1/2-Stelle dagegen lediglich mit der Ziffer 1 belegt werden. Eine Umschaltvorrichtung, die aus den gemeinsam zu betätigen den Umschaltern S 2 und S 3 besteht, erlaubt die folgende Betriebsweise:As FIG. 3 shows, the display device 5 has a 3 1/2-digit analog-digital converter 7 and a 4 1/2-digit LCD display unit 8 . The full digits can be assigned the digits 0 to 9 , the 1/2 digit, however, only the digit 1 . A switching device, which consists of the switches S 2 and S 3 to be operated together, allows the following operating mode:

In der veranschaulichten Stellung der Umschaltvorrichtung arbeitet die Anzeigevorrichtung 5, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Die 3 1/2 Stellen des A/D-Umsetzers 7 steuern die letzten vier Stellen der Anzeigeeinheit 8. Damit können Drücke bis zu 1999 hPa und Höhen von 0 bis 1999 m angezeigt werden.In the illustrated position of the switching device, the display device 5 operates as has been described in connection with FIGS. 1 and 2. The 3 1/2 digits of the A / D converter 7 control the last four digits of the display unit 8 . This enables pressures up to 1999 hPa and heights from 0 to 1999 m to be displayed.

In der Umschaltstellung dagegen wird dem Eingang des A/D-Umsetzers 7 ein durch 10 geteiltes Höhensignal d zugeführt, was mit Hilfe des Spannungsteilers erfolgt, der durch die Widerstände R 8 und R 9 gebildet ist. Gleich zeitig werden A/D-Umsetzer 7 und Anzeigeeinheit 8 so angesteuert, daß in der Anzeige eine Bereichsverschiebung um eine Stelle erfolgt, während die dadurch freigewordene letzte Stelle mit einer Null belegt wird. Hierdurch erweitert sich der Anzeigebereich der Anzeigeeinheit 8 auf 19 990 m. Eine solche Umschaltung ist zulässig, weil es bei einer Höhe von 1999 m nicht mehr auf eine Feinauflösung von 1 m ankommt, sondern eine um 10 m genaue Höhenangabe ausreicht. In the switch position, on the other hand, the input of the A / D converter 7 is supplied with a height signal d divided by 10, which is done with the aid of the voltage divider formed by the resistors R 8 and R 9 . At the same time, A / D converter 7 and display unit 8 are controlled so that an area shift in the display takes place by one digit, while the last digit thus released is assigned a zero. As a result, the display area of the display unit 8 expands to 19,990 m. Such a switchover is permissible because at a height of 1999 m, a fine resolution of 1 m is no longer important, but a height specification of 10 m is sufficient.

Das Arbeitssignal b und das Bezugssignal c müssen nicht einer Höhe proportional sein. Die Kennlinien der Verknüp fungsschaltung 3 und der Umsetzschaltung 6 können, be dingt durch weitere Maßnahmen, einen anderen Verlauf haben als es sich durch die Schaltung der Fig. 2 ergibt. Wichtig ist aber, daß das Bezugssignal einmal in Ver knüpfung mit dem Arbeitssignal eine Höhenangabe, berech net von einer Höhenbezugsebene aus, und gleichzeitig eine Druckangabe, die dieser Höhenbezugsebene entspricht, erlaubt.The working signal b and the reference signal c need not be proportional to a height. The characteristics of the combination circuit 3 and the conversion circuit 6 may, due to further measures, have a different course than is obtained by the circuit of FIG. 2. It is important, however, that the reference signal, once linked to the working signal, gives an altitude, calculates net from a height reference level, and at the same time allows a pressure indication that corresponds to this height reference level.

Claims

1.Electronic altimeter with a sensor for the barometric pressure, a processing circuit converting the measurement signals into working signals, a device for setting a reference signal defining a height reference plane, a logic circuit which generates a height signal from the working signal and reference signal, and one which can be supplied with the height signal Display device, characterized in that the processing circuit ( 2 ) emits a working signal (b) which corresponds to the measured barometric pressure corresponding height, that the logic circuit ( 3 ) a height signal (d) for displaying a height related to the reference level generated, and that a conversion circuit ( 6 ) from the reference signal (c) generates a pressure signal (f) for displaying the barometric pressure related to the height reference level, which pressure displayed is adjustable by the input device ( 4 ).

2. Electronic altimeter according to claim 1, characterized by a switch (S 1 ), the input of the display device ( 5 ) optionally with the height signal ( d ) of the logic circuit ( 3 ) or the pressure signal ( f ) of the conversion circuit ( 6 ) provided.

3. Electronic altimeter according to claim 1 or 2, characterized in that the logic circuit ( 3 ) has a summer which operates the working signal ( b ) and the reference signal ( c ) with the correct sign.

4. Electronic altimeter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Umsetzschal device ( 6 ) has a summer, the a constant auxiliary signal ( e ) and the reference signal ( c ) sign correctly processed.

5. Electronic altimeter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the display device ( 5 ) has a digital display unit ( 8 ) with at least 4 1/2 digits that an analog-digital converter ( 7 ) with only 3 1/2 digits is provided and that a changeover device ( S 2 , S 3 ) is present, either the full height signal ( d ) or the height signal divided by 10, shifted one position forward and one behind Added zero, displays.

6. Electronic altimeter according to claim 5, characterized by a first switch ( S 2 ), which either the full height signal ( d ) or a potentiometer ( R 8 , R 9 ) tapped 1/10 fraction at the input of Analog-to-digital converter ( 7 ), and by a second switch ( S 3 ) coupled to it, which connects the output of the converter ( 7 ) with an area comprising the last four digits of the digital display or with an area offset by one digit connects, in the latter case the last digit is driven with a zero.