Beschreibung
Anzeigeeinheit für ein Messinstrument
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinheit für ein Messinstrument mit einem Bildschirm mit bildpunktgrossen, einzeln ansteuerbaren Anzeigeelementen.
Solche Anzeigeeinheiten werden für alle möglichen Messinstrumente benützt, vornehmlich aber auch für Waagen. Die einzeln ansteuerbaren Bildpunkte erlauben die Darstellung verschiedenster, wechselnder Zeichen wie Buchstaben und Zahlen in fast beliebiger Grosse und Form, aber auch Symbole, Grafiken usw.
Eine Hauptanwendung der Anzeige besteht darin, Messgrössen in Echtzeit abzubilden. Eine korrekte, gut lesbare Wiedergabe ist insbesondere dann von Belang, wenn der Bediener eine von der Messgrösse abhängige Verrichtung vornehmen muss, wie das Einhalten einer Geschwindigkeit, das Einstellen eines Stroms oder das Abwägen einer bestimmten Menge. Die digitale Ausgabe ist eine Möglichkeit, doch ist es schwierig, aus den ständig wechselnden Ziffern den Überblick über den Fortschritt der
Messung zu behalten. Es ist auch bekannt, bei der Messung bzw. Wägung sich bewegende Zeigeelemente, wie Pfeile, Linien oder dergleichen, z.B. gegenüber einer Skala, einzusetzen, die der Bedienungsperson im allgemeinen einen besseren Überblick verschaffen.
Die EP-A-0 128 296 zeigt je ein solches Zeigeelement für eine Grob- und eine Feinanzeige, wobei sich jedes dieser
Zeigeelemente nach Art eines Uhrzeigers in einem Kreis bewegt. Für eine Anzeige ohne bewegliche Teile ist dies beispielsweise machbar durch Projektion der Zeiger auf eine Mattscheibe. Allerdings kann dies zu einer unerwünschten Erwärmung führen, welche die Messung gegebenenfalls beeinträchtigt. Wird dagegen ein aus ansteuerbaren entlang zweier Bildpunktachsen angeordneten Bildpunkten zusammengesetzter Bildschirm verwendet, dann lässt sich zwar das Erwärmungsproblem in den Griff bekommen, aber ein linienförmiges Zeigeelement, welches uhrzeigerartig rotiert, muss dann je nach Winkellage zu den Bildpunktachsen aus einer unterschiedlichen Abfolge und Kombination von Bildpunkten zusammengesetzt werden, was bei der Bewegung einen störenden und unruhigen Eindruck macht und leicht zu einer Ermüdung der Bedienungsperson führen kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen aus Bildpunkten zusammengesetzten Bildschirm so anzusteuern, dass ein unruhiges Bild vermieden wird.
Die Lösung sieht gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 erfindungsgemäss vor, nur Zeigeelemente mit stets gleichbleibendem Winkel zur Bildpunktachse zu verwenden und die scheinbare Bewegung durch Parallelverschiebungen zu bewirken. Bevorzugte Ausführungsformen solcher Zeigeelemente ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.
Für viele Messungen ist ein zu erreichender Sollwert vorgesehen. Dann ist es von Vorteil, wenn nicht nur das aktuelle Messergebnis angezeigt wird, sondern auch der verbleibende Rest bis zum Erreichen des Sollwerts und dies möglichst mit grösserer Empfindlichkeit, einer sogenannten Feinanzeige. Spezifisch für eine Waage ergibt sich beispielsweise das Problem der Anzeige beim Einwägen eines Materials bis zu einem bestimmten
Sollgewicht. Bis nahe an dieses Sollgewicht heran kann der Einfüllvorgang relativ rasch vor sich gehen (wobei auch die Anzeige relativ grob sein kann) , dann aber ist das letzte einzufüllende Quantum vorsichtig, unter genauer Beobachtung einer deutlichen Anzeige einzubringen. Ähnliche Aufgaben stellen sich im Prinzip für jeden Einstellvorgang, der auf eine Messgrösse abstellt. Eine derartige Grob- und Feinanzeige lässt sich mit der erfindungsgemässen Anzeigeeinheit ebenfalls bewerkstelligen, indem die Grobanzeige mittels eines in Richtung der einen Bildpunktachse verschiebbaren Zeigeelemententeils und die Feinanzeige mittels eines in Richtung der anderen Bildpunktachse verschiebbaren Zeigeelemententeils anzeigbar sind.
Weitere Ausgestaltungen dieser Grob-/Feinanzeige ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 5 bis 8.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäss ausgebildete Waage in Perspektivansicht, wovon die
Fig. 2 und 3 Varianten der Anzeige auf einem Bildschirm einer erfindungsgemässen Anzeigeeinheit veranschaulichen.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäss ausgebildete Laboratoriumswaage 1 mit einem Windschutz 2, die an ihrer Vorderseite ein Bedienungspult 3 mit einem Bildschirm 4 einer Eingabeeinrichtung 7 und Eingabetasten 5 aufweist. Der Bildschirm 4 ist aus einzelnen, je ein Anzeigeelement bildenden Bildpunkten 6 zusammengesetzt. Die letzteren sind am ehesten an
Hand einer Schräglinie in Fig. 2 zu erkennen. Sie reichen über den ganzen Bildschirm und bilden einen Raster, insbesondere einen solchen aus gleichmässig angeordneten LCD-Elementen. Aus diesen Bildpunkten sind dann die verschiedenen darzustellenden Symbole zusammengesetzt. Beispielsweise bilden 240 x 320 solcher Bildpunkte 6 einen Bildschirm 4.
In üblicher Weise wird so ein Bildschirm 4 von einer, beispielsweise mit mindestens einem Schieberegister ausgestatteten, Ansteuer- oder Treiberstufe DR angesteuert, die ihrerseits ihre Information aus einem Speicher MEM auf Grund eines Befehls aus einem Prozessor oder Rechner ALU erhält. Im Speicher MEM sind im Wesentlichen die anzuzeigenden Symbole und ihre Platzierung auf dem Bildschirm 4 enthalten.
Der Bildschirm 4 kann gleichzeitig als Teil der Eingabeeinrichtung 7 dienen, wenn er als sogenannter "Touch- Screen" ausgebildet ist, also eine Berührung in einem vorgegebenen Bereich erkennen und diese als Eingabebefehl, gleichsam an Stelle eines Tastendrucks, umsetzen kann. Der
Eingabebereich kann dabei softwaregesteuert unterteilt und in Übereinstimmung mit der jeweiligen Anzeige verändert werden. In der Figur 1 sind beispielhaft die zwei umrahmten Felder 10 und 11 dargestellt, denen je ein Eingabebefehl zugeordnet ist.
In der Figur 2 sind im untersten Teil des Bildschirms 4 weitere derartige Eingabebereiche in Form der Felder 10a, 10b, 11 und 12 zu erkennen. Im übrigen zeigt die Figur 2 eine typische Anzeige einer Waage, wie sie durch einen Matrixbildschirm möglich ist, und die keines weiteren Kommentars bedarf. Die Anzeigen im
Bildschirm 4 setzen sich aus Bildpunkten zusammen, die in einem Raster entlang der horizontal und vertikal verlaufenden Bildachsen angeordnet sind.
In der Mitte rechts ist ein Feld 15a durch ein punktiert angezeigtes Rechteck 26 abgegrenzt, in dem ein Zeigeelement, bestehend aus einer horizontalen Punktreihe 25 und einer vertikalen Punktreihe 27 der Darstellung des Wägeresultats dient. Das kann zum Beispiel in Form einer Grob-/Feinanzeige wie folgt geschehen: Ein erster Anzeigebalken bestehend aus der horizontalen Punktreihe 25 dient der Grobanzeige und verschiebt sich während des Einfüllens fortlaufend nach oben, bis er an den ausserhalb des Rechtecks 26 angebrachten Marken 8 angelangt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind beispielsweise erst 98% des gewünschten Gesamtgewichts eingewogen worden. Die Geschwindigkeit des Einfüllens muss an dieser Stelle reduziert werden, um ein Überfüllen zu vermeiden. Nun werden die restlichen 2% des Gewichtes langsam eingewogen, wobei sich für diesen relativ kleinen Bereich die Längsseite des Rechteckes 26 nützen lässt, indem ein vertikaler Anzeigebalken bestehend aus der vertikalen Punktreihe 27 sich nach rechts hin verschiebt. Eine punktiert angezeigte, vertikale Linie 28 markiert die untere Toleranzgrenze, eine weitere punktiert angezeigte, vertikale Linie 30 die obere Toleranzgrenze. Die vertikale Linie 28 kann auch die Grenze für ein nochmaliges Erhöhen der Empfindlichkeit der Anzeige markieren.
Die beschriebene, scheinbar bewegliche optische Anzeige kann durch eine akustische Anzeige unterstützt werden. Sobald der vertikale Anzeigebalken die Linie 28 nahe einer Mittelmarke 29 überschreitet, kann ein Lautsprecher 18 (Fig. 1) ein akustisches Signal abgeben, das gegebenenfalls bis zum Erreichen der Mittelmarke 29 hinsichtlich Amplitude (Lautstärke) und/oder Frequenz (Tonhöhe) anschwellen, gewünschtenfalls aber auch gleich bleiben kann. Beim Erreichen der Marke 29 wird sich zweckmässig dieses akustische Signal ändern (oder einfach
abreissen) , so dass die Bedienungsperson, ohne von ihrer Aufmerksamkeit auf den Einwägevorgang abgelenkt zu werden, stets über den Fortschritt dieses Vorganges informiert wird. Beim Überschreiten der Mittelmarke 29 kann gewünschtenfalls ein weiteres akustisches Signal ertönen, wobei am Bildschirm die Linie 30 (im Verhältnis zum jeweiligen Standort der vertikalen Punktreihe 27) zeigt, ob bei einer allfälligen Überfüllung diese Toleranzgrenze überschritten wurde.
Es versteht sich, dass die Zuordnung von Grob- und Feinanzeige auch umgekehrt sein könnte und dann die Grobanzeige mittels des vertikalen Anzeigebalkens, die Feinanzeige mittels der horizontalen Punktreihe 25 erfolgte. Dies wird aber, besonders bei einer Rechteckdarstellung, wie in dem Feld 15a, im allgemeinen nicht erwünscht sein, weil die lange Seite des Rechteckes eher der Feinanzeige zugeordnet sein sollte. Auch wären stets unter demselben Schrägwinkel zur Horizontalen oder Vertikalen liegende Linien für die Anzeige denkbar, doch erscheinen horizontale und vertikale Balken, weil deutlicher, vorteilhafter.
An sich könnte der Abstand der Toleranzgrenzen 28, 30 stets gleich gross sein, denn der Anzeigebalken der Feinanzeige müsste sich gar nicht ständig mit proportionaler Geschwindigkeit zu der des Einwägens bewegen, sondern könnte auch zum Ausgleich für Unterschiede in den gewünschten oder auch eingestellten Toleranzgrenzen langsamer oder schneller werden. Es ist aber auch möglich, dass die Eingabe des Totalgewichtes genügt, damit sich der Rechner ALU aus einem ihm voreingespeicherten Prozentsatz der Toleranzabweichung gegenüber diesem eingegebenen Soll-Wert die Grenzen (Linien 28, 30) und ihren Abstand errechnet und in Absolutwerten anzeigt, d.h. mindestens die aus einzelnen in einem Abstand voneinander befindlichen Bildpunkten
6 zusammengesetzten Linien 28, 30 gegenüber der Mittelmarke 29 versetzt. Dadurch wird der Bedienungsperson, die ja dann die Toleranzgrenzen nicht mehr gesondert einzugeben braucht, die Eingabe erleichtert. Andere Möglichkeiten der Festlegung der Grenzen und Verwendung derselben zusammen mit der Grob-
/Feinanzeige je nach der gerade auszuführenden Messung können vom Fachmann ohne weiteres implementiert werden.
Die obige Erörterung zeigt, dass diese doppelte Darstellung einerseits den Restbereich (oberhalb bzw. rechts des
Anzeigebalkens bis zur Markierung) ebenso anzeigt, wie den jeweiligen Einfüllzustand sowohl im Grob- wie auch im Feinbereich und überdies auch noch die Toleranzen auf einfache und in jeder Sprache verständliche Weise angibt. Gewünschtenfalls kann über ein hierfür vorgesehenes Eingabefeld, in der Figur 2 das Feld 11, auf eine andere Darstellungsweise, umgeschaltet werden.
Eine weitere Möglichkeit der Anzeige, insbesondere einer Feinanzeige, wird in einer Abfolge an Hand der Fig. 3a) bis 3c) gezeigt. Es wurde oben bereits an Hand der Fig. 2 und der in ihrem obersten Feld enthaltenen schrägen Linie (mit den Bildpunkten 6) erwähnt, dass eine statische schiefe Linie keine Irritation ergibt, besonders wenn sie jeweils durch Versetzung um einen Bildpunkt gleichmässig erscheint. Entsprechend dem durch die LCD-Anzeigeelemente (Bildpunkte) gegebenen Raster sind es aber nur vorbestimmte Winkel, die eine so gleichmässige Versetzung erlauben; Linien unter anderen Winkeln zur Rasterteilung werden „verwackelt" aussehen. Fig. 3 veranschaulicht nun, wie dennoch ein „Anzeigepfeil", und zwar aus einzelnen Balkenelementen 37, dargestellt werden kann. Diese Balkenelemente 37 sind jeweils um einen Bildpunkt gegeneinander versetzt und ergeben damit für den Zeiger 36 eine Neigung um
einen Winkel ß zu einer vertikalen Linie, der vertikalen Bildpunktachse V. Eine obere, horizontale Linie 38 ist ebenfalls aus einem Balkenelement gebildet und daher völlig gerade (im Gegensatz zu einer sonst gegenüber einem um einen Mittelpunkt sich drehenden Zeiger bogenförmig ausgebildeten Skala) . An den Enden der Linie 38 befinden sich Endmarken für eine Minustoleranz und eine Plustoleranz. Die Grobanzeige könnte auf eine der vorher besprochenen Arten erfolgen oder dadurch, dass die einzelnen Balkenelemente 37 des Zeigers 36 mit zunehmender Messgrösse erst nach und nach erscheinen, so dass auch für die Grobanzeige kein gesondertes Feld nötig ist und dennoch die Anzeige, sprachunabhängig, deutlich und aussagekräftig erfolgt. In der Praxis bewährt hat sich eine Anzeige, bei welcher der Zeiger 36 zu Beginn des Einwägens in seiner linken Extremposition bereits sichtbar ist und die Grobanzeige durch übereinander angeordnete, horizontale Balken erfolgt, die sich vom linken Feldrand bis zum Zeiger 36 erstrecken. Mit Vorteil wird auf der rechten Seite ein symmetrisches Bild aufgebaut. Wird beim Einwägen das Gewicht erreicht, bei dem die Feinanzeige einsetzt, beginnt sich der Zeiger 36 scheinbar zu bewegen, wie dies in den Figuren 3a bis c dargestellt ist. Überschreitet der Wiegewert die Toleranzgrenze des Feinbereichs und somit das Zeigeelement 36 die symmetrisch aufgebaute Balkenreihe auf der rechten Seite, werden die Balken mit zunehmendem Gewicht wieder abgebaut.
Bei Vergleich der Fig. 3a) und 3b) zeigt es sich, dass mit zunehmender Einwägung sich nicht der Winkel ß verändert, sondern der Knickpunkt 39 des Zeigers 36 (d.h. sein scheinbarer Schwenkpunkt) gegen die „Skala", d.h. gegen die Linie 38 gewandert ist. Dies führt aber zum selben Effekt, als ob sich der Zeiger 36 gedreht hätte: sein oberer Abschnitt verschiebt sich unter teilweiser Verkürzung parallel in Richtung der
horizontalen Bildpunktachse und sein oberes Ende bewegt sich so gegenüber der Linie 38. Dies erfolgt so lange, bis kein Knickpunkt 39 mehr vorhanden ist und die Spitze 40 des Zeigers 36 genau auf eine, ebenfalls aus Balkenelementen gebildete Mittelmarke 29a zeigt (Fig. 3c). Sollte zuviel eingewogen werden, wird sich der Zeiger 36, analog zur Fig. 3b, nach rechts knicken.
Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung und unter Beachtung ihrer Prinzipien zahlreiche Darstellungsmöglichkeiten gegeben sind, und dass auch einige der dargestellten Anzeigeelemente miteinander kombiniert werden können. In jedem Falle sichert die vereinfachte, bildhafte
Darstellungsmöglichkeit auf einem aus Bildpunkten aufgebauten Bildschirm eine gute Perzeption auch unter Stressbedingungen und bei Sprachschwierigkeiten. Dazu kommt, dass die vereinfachte Eingabemöglichkeit ebenfalls zu grösserer Konzentration auf die Vorgänge bei der Durchführung der Messungen beiträgt. Es versteht sich dabei, dass die Art der Darstellung jeweils im Speicher MEM (Fig. 1) vorgegeben und über die Treiberstufe DR ausgegeben werden muss.