DE3238487A1

DE3238487A1 - Verfahren zur darstellungphysiklischer messgroessen auf einer analogskala sowie elektrische schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

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Publication number: DE3238487A1
Application number: DE19823238487
Authority: DE
Inventors: Gisbert Dipl.-Kaufm. 5880 Lüdenscheid Borghofff; Lajos Dr.-Ing. 5880 Lüdenscheid Fabian; Gerd Dr.-Ing. 4300 Essen Lindemaier; Heinz Salzmann
Original assignee: KROENERT ELEKTRO
Current assignee: KROENERT ELEKTRO
Priority date: 1981-10-31
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1983-06-09

Description

V/erfahren zur Darstellung physikalischer Meßgrößen auf einer Analogskala sowie elektrische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung physikalischer Meßgrößen, die in elektrische Größen wandelbar sind bzw. selbst elektrische Größen sind, auf einer Analogskala.

Meßgeräte für die verschiedenen Parameter sind in großer Zahl bekannt. Man kann diese Geräte in zwei Gruppen unterteilen.

Die erste Gruppe umfaßt mechanische Meß- und Regelgeräte, während die zweite Gruppe elektronische MeB- und Regelgeräte umfaßt.

Bei der ersten Gruppe der mechanischen MeB- und Regelgeräte bedient man sich im allgemeinen eines Drehspulenmeßwerkes oder Je nach zu messendem Parameter auch anderer mechanischer Antriebsglieder. Auf diese sei hier nicht näher eingegangen.

Diese Antriebsglieder wirken direkt auf einen Anzeiger, der auf einer vorbestimmten Skala anzeigt, welcher Meßwert gerade erreicht ist. Durch zwei mechanische Stellglieder kann auf dieser Skala ein oberer und ein unterer

Grenzwert eingestellt werden. Bei Erreichen eines dieser Grenzwerte wird mechanisch ein Kontakt geschlossen oder geöffnet, damit ein Schaltvorgang ausgelöst werden kann.

Die Gruppe der elektronischen Meßgeräte ist etwas umfangreicher. Grundsätzlich ist bei allen Geräten im allgemeinen die elektronische Erfassung der Daten gleich, ebenso wie deren Auswertung. Das Einstellen der Grenzwerte geschieht entweder über Tastaturen oder über Drehknopfe, die gleichzeitig auch als Skala dienen können,- Als Anzeigeeinheiten werden die obengenannten Drehknöpfe mit Skalen benutzt oder aber Digitalanzeigen, sowie Anzeigen über Leuchtdioden oder Glühlämpchen.

Die Geräte können mit der erforderlichen Meßgenauigkeit.gebaut werden. .,

Die oben beschriebenen digitalanzeigehden elektronische Regelgeräte haben den in der Praxis sehr großen Nachteil, daß der eigentliche Ist-UIert zwar sehr genau abgelesen werden kann, oftmals übsr mehrere Stellen

hinter dem' Komma, jedoch ein sofortiges Erkennen des eingestellten Meßuertes insbesondere auch über größere Entfernungen nicht mit einem Blick möglich ist. Deshalb uiird den mechanischen analoganzeigenden Geräten immer noch der Vorzug gegeben. Bei diesen Geräten kann man auch über größere Entfernung anhand der Zeigerstellung auf einem Blick ersehen, ob der gewünschte Soll-blert eingehalten uiird oder nicht. Als Beispiel sei hier das Cockpit im Flugzeug angeführt, bei dem sehr viele Geräte auf einem Blick erfaßt werden müssen. Da diese Geräte mit ihrer Skala so verdreht werden, daß im Normalbereich die Zeiger alle in eine Richtung weisen, ist es dem Piloten leicht möglich, mit einem Blick eine große Anzahl von Geraten zu überwachen. Dieses wäre mit digitalanzeigenden Geräten nicht möglich. Weiterhin ist wesentlich, daB bei analoganzeigenden Geräten eine Skala immer e'lne bestimmte Länge hat. Da diese Skala bei Null beginnt und bei dem Maximalwert endet, ist die Auflösung dieser" Skalen teilweise recht ungenau. Zur Verdeutlichung nachfolgend ein Beispiel:

An einer'SpritzguBmaschine ist für die Aufheizung des Granulates ein Regelgerät eingebaut. Da verschiedene Kunststoffe verspritzt werden, sind auch die Temperaturen für den Schmelzpunkt des Granulates unterschiedlich. Da Temperaturen bis 500 erfaßt werden müssen, muß die Skala des Meßgerätes einen Bereich von 0 bis 500° C anzeigen. Da die Skalen üblicherweise einen Kreisbogen von meximal 270 bestreichen, zeigt die Skala pro Winkelgrad eine Temperatur von 1,85 C an. Dies bedeutet, daß bei einem Skalendurchmesser von 100 mm pro Grad Celsius der Abstand der beiden Teilstriche 0,*»? mm betragen würde. Daraus läßt sich erkennen, daß eine gute Auflösung bei solchen Skalen begrenzt ist. UJird nun in einem Betrieb überwiegend Material verarbeitet, welches eine Schmelztemperatur von 200° C hat, müßte das Meßgerät in der Regeleinheit ausgetauscht werden, um eine optimale Auflösung zu erhalten. Dies ist jedoch in den meisten Fällen mit großen Kosten und Umständen verbunden.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine elektrische Schaltungsanordnung für ein Anzeige- und Steuergerät zu schaffen,

durch welches die Vorzüge der Analoganzeige mit den Vorzügen der Digitalanzeige vereinigt werden kann. Desweiteren soll erreicht werden, daB in jedem geuiünschten Teilbereich innerhalb des gesamten Meßbereiches eine Spreizung der Anzeige erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung uerfahrensmäßige Schritte gemäß Ansprüchen 1 bis 5 vor. Eine elektrische Schaltungsanordnung zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist in den Ansprüchen 6 bis 12 bezeichnet.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Funktionsbeschreibung näher beschrieben.

Da die Anzeige- und Steuereinheit (ASE) auf elektronischer Basis unter Zuhilfsnahme eines "Mikroprozessor in NMQS/CMOS-Technik aufgebaut ist, die im weiteren noch näher beschrieben wird, können alle physikalischen Größen gemessen werden, die sich in LJiderstandsänderungen erfassen lassen, oder auch solche physikalischen Meßgrößen, die durch eine Frequenz dargestellt werden. Darunter fallen u.a. zum Beispiel die physikalischen Größen Druck, Temperatur, Spannung, Strom, Frequenzen, Zeit usw.

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Die obengenannten Größen werden mit geeigneten Sensore abgetastet und an die ASE weitergegeben. Diese Sensoren werden entweder in eine Brückenschaltung eingebaut, oder aber es werden Spannungen über eine eingeprägte Stromquelle ale Direktversorgung dem MeB-verstörker zugeführt. Der MeBverstMrker, der zum Beispiel aus eine CMDS-OperationsverstMrker besteht, gibt diese Signale weiter an einen Analog-Digitalwandler, der diese Gleichspannungen in eine Frequenz umsetzt, die als Meßgröße dem Prozessor zur Verfügung gestellt wird.

Da die erfaßten Meßwerte dem Benutzer übersichtlich zugeführt werden müssen, wird eine Flüssigkristallanzeige, kurz LCD genannt, verwendet. Da die LCD-Anzeige bei Dunkelheit nur schlecht abgelesen werden kann, befindet sich in der ASE eine Beleuchtung für die Anzeige.

Mit Hilfe dieser Anzeige ist es möglich, die Meßwerte gleichzeitig analog und digital anzuzeigen. Die Flüssigkristallanzeige vermittelt dabei folgende Information:

1. In einer beispielsweise dreistelligen Dekade ^xden Istwert der Meßgröße.

BAD ORfGfNAL

2. Auf einer aus LCD-Elementen aufgebauten Skala von ca. 1ÜD mm Länge wird nochmals in 1DO Einzelschritten analog der Istwert angezeigt, sowie auf einer zweiter darUberliegenden, ebenso aufgebauten Skala der obere und der untere Grenzwert auch in 1DO Einzelschritten angezeigt.

3. zwei Anzeigen, mit deren Hilfe eine Spreizung· der Analogskala vorgenommen werden kann.

U. Die Angabe des zu erfassenden Meßwertes.

üJie aus der Beschreibung der Anzeigemöglichkeiten hervorgeht, ist zu erkennen, deß bei dieser Anzeige der Istwert direkt digital ablesbar ist, also mit höchster Genauigkeit, sowie analag eine gute Übersicht gewährleistet ist. Bei der Analoganzeige ist hervorzuheben, daß eine Spreizung des Bandes möglich ist. Dieses bedeutet, daß die Gesamtskala in dem zu messenden Bereich zum Beispiel um max. 10 : 1 gespreizt werden kann. Bei zum Beispiel einem Meßbereich von D - 999 C würde die Skala bei einem Verhältnis von 1:1 auch 0 _ 999^DG anzeigen. Bei einer Spreizung von 10 : 1

zeigt die Skala von ihrem Anfang biß zu ihrem Ende nur nach 1GD° C. Dieses bedeutet bei einer Teilung van 1DD Teilen auf der Gesämtskala pro Teilstrich einen Wert von 1 C. Dagegen wäre bei einer nicht gespreizten Skala der Uert pro Teilstrich 10 C. Man erkennt hieraus, daß eine 10-fach bessere Ablesbarkeit gewährleistet ist.

Da der zu messende Sollwert irgendwo zwischen dem

J - Anfang und Ende des MeBbereiches liegt, wurde die

Möglichkeit geschaffen, bei einer Spreizung der Skala den unteren Anfangswert und oberen Endwert der Skala einzustellen. Dabei wird der untere und obere Grenzwert in Prozenten von der Gesamtskala angegeben» Eine Differenz der Bereichsanzeige ist zur Vermeidung von Überschneidungen vorteilhaft und soll zwischen

_£. dem unteren und oberen Grenzwert minimal 1G % be

tragen. Als Beispiel zur Verdeutlichung:

' . Der GesamtmeBbereich der ASE soll 999°C betragen. Die

momentan zu messende Temperatur beträgt 5OD C. In diesem Fall wird bei größter Auflösung der untere Grenzwert der Analogskala auf k5 % eingestellt, der obere Grenzwert stellt sich wegen der 10 % Differenz automatisch bei der Einstellung auf 55 % ein. Da die Analogskala jetzt bei t*50°C beginnt und bei 550^DC

• · ψ

• ·

endet, ist pro Teilstrich der Skala 1 C abzulesen. Dadurch wird es ermöglicht, den oberen, souiie den unteren Grenzwert mit einer Differenz von maximal 1⁰C an den Sollwert heranzuführen.

Außerdem ist es möglich, die prozentuale Einstellung der unteren und oberen Spreizung die Skala so zu verschieben, daB bei Aneinanderreihung mehrerer Meßgeräte mit den verschiedenen Meßpunkten die Skalen so eingestellt werden können, daß sie alle den gleichen Ausschnitt haben. Dadurch wird dem Überuacher der Meßgeräte die Möglichkeit gegeben, auch auf größere Entfernung mit einem Blick zu erfassen, ob alle Geräte im Normalzustand sind oder irgendeine Störung anzeigen. Erst bei Ungleichheit der Geräte würde der Überwacher näher"herantreten und digital den tatsächlichen Ist-Uert ablesen. Mit dieser Beschreibung und unter Zuhilfenahme der Zeichnungen des Displays kann man erkennen, daß die Zusammenfassung von Digitalanzeige -und Analoganzeige entscheidende Vorteile bietet. Diese Vorzüge konnten erst durch die hochwertige Bauteile der Elektronik verwirklicht werden.

Es zeigen:

die Fig. 1 bis 3 Displays bei verschiedenen Einstellungen;

die Fig. U eine vergrößerte Darstellung der LCD-Anzeige;

die Fig. 5 bis 7 eine ASE in verschiedenen Ansichten; die Fig. 8 ein Prinzipschaltbild der ASE.

In Figur 1 ist eine Anzeige- und Steuereinheit von vorn dargestellt, uiobei die beiden übereinander angeordneten aus LCD-Elementen gebildeten Skalen sowie die ebenfalls aus LCD-Elementen gebildete Digitalanzeige ersichtlich ist und ferner Prozentangaben über den jeweiligen Meßbereich bzw. den Spreizungsgrad der Skala ersichtlich sind. In Figur 1 ist der tatsächlich eingestellte-Ist-Werte plus 5Q0 C sowohl digital dargestellt als auch analog auf der unteren Skala ersichtlich ist. Die obere Skala ist auf einem Meßbereich zwischen k5 % und-55 % gespreizt. Darüber hinaus ist .ein. unterer Grenzwert bei USO C eingestellt, während der obere Grenzwert auf 51D C festgelegt ist.

In der Figur 2 ist bei gleichem Tst-Uert von plus 500 C die gleiche digitale Anzeige und auch auf

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der unteren Skala die gleiche analoge Anzeige ereichtlich. Die obere Skala ist ungespreizt und umfaßt den gesamten Meßbereich von D bis 99 %. Auch bei dieser Einstellung ist der untere Grenzwert bei <«90 C und der obere Grenzwert bei 510 C festgelegt, wobei diese Grenzwerte den Regelzyklus bestimmen. In der Gegenüberstellung der Figuren 1 und 2 ist deutlich ersichtlich, daß die Anzeigegenauigkeit bei einer Spreizung gemäß

^v- Figur 1 erheblich größer ist, wobei die analoge Istwertanzeige genau im Mittelbereich der Skala erfolgt, wobei natürlich die Einstellung dieses Wertes auf der Analogskala von der Einstellung der Spreizung der Skela abhängig ist. In der jeweils oberen Skala ist in schwarzer Farbe die Eingrenzung des Meßbereiches auf den .oberen bzw. unteren Grenzwert dargestellt. Sofern - ' der Sollwert entweder den oberen oder den unteren

Grenzwert erreicht, läuft ein entsprechender Regel-/ Vorgang ab, so daß der Ist-Wert entweder angehoben

oder abgesenkt wird. Auf- der Anzeige- und Steuereinheit sind verschiedene Tasten ersichtlich, mit denen die einzelnen Einstellungen vorgenommen werden können. Auf der linken Seite befindet sich eine Taste 1, mit welcher der untere Bereich der Spreizung eingestellt wird, und eine zweite Taste Z, mit welcher der untere

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Grenzwert eingestellt wird. Auf der rechten Seite befindet sich eine Taste 3, mit welcher der obere Bereich der Spreizung eingestellt uilrd und eine weitere Taste i*_r die zur Einstellung des oberen Grenzwertes dient. In der Mitte des Tastenfeldes befinden sich zwei weitere Tasten 5, 6, wobei mit der ersten Taste 5 die einzustellenden Grenzwerte nach Betätigung numerisch nach oben laufen, während sie nach Betätigen der zweiten Taste 6 numerisch nach unten laufen. Desweiteren befindet sich in der Mitte eine Taste 8, die nach Betätigen die Spreizung der Skala vornimmt (Lupe) und eine zweite Taste 7, die nach Betätigen die Spreizung der Skala zurücknimmt. Zum Einstellen der jeweiligen Werte wird die dazugehörige Bereichstaste mit dem einen Finger gedrückt, mit dem anderen Finger die Taste für das Hochzählen bzw. Herunterzählen des liiertes. Beim Einstellen der Grenzwerte erlischt automatisch die Ist-Anzeige, und es erscheint der eingestellte Uert. Nach Loslassen der Einstelltasten erscheint automatisch wieder die Ist-Anzeige- Durch diese Anordnung der Tasten ist eine Fehlbedienung weitgehend ausgeschlossen.

• ·

In Figur 3 ist eine Variante dargestellt, bei der der Meßbereich zwischen 20 % und 30 % des Gesamtmeßbereiches von 0 bis 999°C eingestellt ist. Desweiteren ist der obere Grenzuert auf 260⁰C und der untere Grenzuert auf 2**Q C eingestellt. Auf diese tdeisE wird verdeutlicht, daß auch bei einem zu messenden Ist- bziit. Sollwert van plus 250 C die Anzeige der unteren Analogskala exakt mittig auszurichten ist. Es kann also für jeden beliebigen MeB-punkt der Analoganzeiger der unteren Skala an jede beliebige Stelle der Skala gerückt werden. Damit sind alle Skalen nebeneinander angeordneter Geräte gleich ausrichtbar.

In Figur 4 ist die LCD-Anzeige in vergrößertem Maßstab dargestellt. Jede Skala 9 bzw. 10 meist • 100 LCD-Felder auf. Die obere Skala 9 übernimmt die Anzeigefunktion für die Minimum- und Maximum-Anzeige, während die untere Skala 10 den Ist-UJert analog darstellt. Bei 11 und 12 iBt jeweils in Prozenz mittels LCD-Anzeige digital der untere und obere Meßbereichsprozentsatz angegeben. In der Mitte des Displays ist eine vierstellige LCD-Anzeige 13 vorgesehen, die in drei Dekaden sowie einer

Vorzelchenstelle den gemessen Ist-ülert digital anzeigt. Wie BU8 der vorhergehenden Beschreibung hervorgeht, gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, Meßwerte anzuzeigen und zu regeln. Da aber ein Regelgerät dazu dient, einen bestimmten Vorgang zu steuern, und dem überwacher die Möglichkeit geben soll, die überwachung so einfach und schnell wie möglich vorzunehmen, .gibt es Vor- und Nachtelle bei den einzelnen Systemen. Die erfindungsgemäBe ASE kombiniert die Vorteile der bisher bekannten Systeme in einem Gerät, wozu nachstehend noch einmal vergleichend Stellung genommen wird.

Die Übersichtlichkeit van analoganzeigenden Geräten ist sehr gut, jedoch unter geuiissen Umständen ist die Auflösung der Skala recht ungenau. Bei den digitalanzeigenden Geräten ist die Genauigkeit sehr hoch, jedoch ist keine Übersichtlichkeit mehr gewährleistet. Ein schnelles optisches Erfassen der Daten ist nicht möglich. Bei der erfindungsgemäßen ABE * wurde die AnalogBnzeige mit einer Digitalanzeige kombiniert. Damit wird gewährleistet, daß eine gute Übersichtlichkeit des Meßwertes, sowie eine genaue Ablesbarkeit des Meßwertes gegeben ist. Besonders

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hervorzuheben ist bei der Analogekala die Tatsache, daß diese Skala bei ungenügender Auflösung gespreizt werden kann, wie oben beschrieben. Dies uiird durch elektronische Mittel ermöglicht. Da auch mit der gespreizten Analogskala die oberen und unteren Grenzwerte für die Regelfunktion eingestellt werden können, ist auch gewährleistet, daß die Grenzwerte mit dieser erhöhten Auflösung eingestellt werden können. Letztlich werden diese Grenzwerte digital angezeigt und eingestellt. Desweiteren wird durch die heute üblichen EARDMs die Möglichkeit gegeben, die eingestellten Daten sicher abzuspeichern und sie auch bei Netzausfall ahne Pufferbatterien zu erhalten. Die digitalen Meßgeräte haben den Vorteil, da sie elektronisch arbeiten, daß die Grenzwerte für die Regelung sehr genau eingestellt werden können. Dieses trifft sowohl für die bekannten , rein digitalanzeigenden Meßgeräte zu, wie auch für die erfindungsgemäße ASE." Bei den mechanisch arbeitenden Analog-Meß- und Regelgeräten ist dies nicht der Fall. Weiterhin ist vorteilhaft, deß bei der erfindungsgemäßen Anzeige- und Steuereinheit alle physikalischen Größen, die sich in luiderstandsanderungen oder in Frequenzänderungen er-

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fassen lassen, mit ein und demselben Gerät geregelt werden können. Darüber hinaus müssen nicht für unterschiedliche Meßbereiche unterschiedliche Skalen eingebaut uierden, da innerhalb eines sehr groBen Bereiches die verschiedenen Meßbereiche eingestellt werden können. Dies hat zwangsläufig für den Hersteller von SchaItschränken den Vorteil, daß er nicht unterschiedliche Geräte beschaffen, lagern und einbauen muß, sondern er lediglich einen GerMtetyp beschaffen, bevorraten und montieren muß_t der für die unterschiedlichen MeBaufgafaen geeignet ist.

Ulis in den Figuren 5 bis 7 dargestellt, besteht die Anzeige- und Steuereinheit aus drei zusammensteckbaren Einheiten 1i»,15,16. Diese drei Einheiten uierder beispielweise über Stiftstecker hinterelnandergesteckt, wie insbesondere aus Figur 7 ersichtlich. In der ersten nach vorne sichtbaren Einheit 1k befindet sich der komplette Anzeigeteil, in der nächsten mittleren Einheit 15, die an diesen Anzeige teil 1t» gesteckt uiird, befindet sich der .Mikroprozessor mit Auswerte-, Speicher- und Ansteuerelektronik, während in der dritten und letzten Einheit 16 sich der Leistungsteil mit den Schalt-

•' · ' * ι ι

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ausgängen und der Spannungsversorgung befindet. Die drei Einheiten 14, 15, 16 werden beispielsweise von hinten mit zuiei Schrauben 17 gegeneinander verschraubt. An der Rückwand der Leistungseinheit ' befinden sich die Netzanschlüsse 1fl, die-Anschlüsse 19 für den Sensor und die Regelausgänge 20.

Die gesamte komplett montierte Einheit uird von vorne in eine Frontplatte eingebaut und von hinten / mit üblichen Klammern befestigt. Die drei Gehäuseteile uerden aus Kunststoff gespritzt, wobei sehr maßstabiles Material relativ hoher mechanischer Festigkeit Verwendung findet. Die drei.Gehäuseteile 1^,15,16 werden so gestaltet, daB sie nach dem Zusammenstecken zu einem völlig geschlossenen Gehäuse verbunden sind. Lediglich die Klemmleisten für die Anschlüsse auf der Rückseite des Gehäuses sind von außen zugänglich. Als Netzanschluß 18 ist eine dreipolige Klemmleiste vorgesehen, die

die Anschlüsse Phase, MP und.ErdanschluB hat. __

Die Regelausgänge 20 haben eine sechspolige Klemmleiste mit zweimal drei Anschlüssen für die Regelfunktion. In dem Gerät befindet sich je ein Relais

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mit potentialfreien Umschaltkontakten und einer Belastbarkeit von 5 Ampere, welche auf diese Klemmleisten geführt Bind. Die dritte Klemmleiste des SenaoranschlusBes 19 ist vierpolig, so"daß an ihr die verschiedenen Sensoren angeschlossen werden oder die direkt zu messenden Spannungen oder Frequenzen angelegt werden. Im vorderen Gehäuseteil 1*» ist nach vorne an dem dem Benutzer zugewandten Teil die Anzeige mit der digitalen Istwert-Anzeige und der Analoganzeige, auf welcher der obere und untere Grenzwert sowie analog der Istwert angezeigt wird, angeordnet. RMumllch unttr der Anzeige ist eine Klarsichtkappe 21 angebracht, die aufklappbar 1st. Unter der Klarsichtkappe 21 befinden sich insgesamt acht Tasten, deren Funktion oben beschrieben worden 1st. Die acht Tasten sind je einmal dem oberen und einmal dem unteren Grenzwert zugeordnet, einmal dem oberen Bereich, einem dem unteren Bereich der Anzeigespreizung zugeordnet sowie eine Taste für die Umschaltung der Spreizung der Skala und eine Taste für die Normalanzeige der Skala und zwei Tasten für das Hoch- bzw. Herunterzählen der Anzeige beim Einstellvorgang. Bei zugeklappter

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Klarsichtkappe 21 bildet die Frontplatte eine glatte Fläche, die ein ungewolltes-Betätigen der Tasten verhindert.

In Figur B ist in Form eines Blockschaltbildes die erfindungsgemMBe Schaltungsanordnung prinzipiell dargestellt. Da die Anzeige- und Steuereinheit auf elektronischer Basis arbeitet, müssen zunächst einmal die erfaßten physikalischen Größen in eine Frequenz umgesetzt werden, damit der Mikroprozessor 22 diese Daten v/erarbeiten kann. Zu diesem Zweck werden die über einen Meßfühler 23 aufgenommenen Meßwerte einem CMDBr-Chopper-Verstärker 2.U zugeführt, der die Aufgabe eines Meßverstärkers hat. Der Meßverstärker gibt die Daten an ein UCO-rGlied, der prinzipiell einen Analogdigitalwandler 25 darstellt, weiter, welches die Spannungen in Frequenzen umsetzt, die der Mikroprozessor 22 auszählen kann. Die Frequenzausbiertung muß mit einer Toleranz von ca. 1 56» erfolgen, da eine dreidekadische Digitalanzeige verwendet- wird. Die Meßgenauigkeit liegt dabei in Verbindung mit den Aufnehmern bei etwa 1 %.

• ··

Sofern unmittelbar Frequenzsignale oder Spannungen gemessen werden, können diese,wie bei 26 dargestellt, unmittelbar in den Mikroprozessor 22 eingespeist werden.

Die Auswertung des so vorbereiteten Meßsigneis erfolgt durch einen Einchipmikroprozessor 22 (NMDS/CMOS). Die Eingangssignale des Mikroprozessors 22 sind im-einzelnen folgende:

1. der in Digitalimpulse umgewandelte AnalogmeBuert der physikalischen Größe, die gemessen werden soll,

2. die Grenzwerte, die über die Tasta eingestellt werden und in der Anzeige sichtbar gemacht werden.

3. die prozentualen Größen, die als Meßbereichseinstellung für die Analogskala dienen.

U. die Tastensignale für die Umschaltung normale oder gespreizte Analagskala.

Die Ausgangssignale des Mikroprozessors 22 sind:

1. zwei Relaisansteuerungen für die Grenzmertrelais 27,

2. das Ansteuerungssystem für die LCD-A^zsige 29.

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Da alle angegebenen FunktlonsgröBen spannungsausfallsicher eingespeichert werden sollen, uird als Speicherbaustein ein EAROM 3D verwendet. Dieses ist auch bei Netzausfall in der Lage, die einmal gespeicherten Daten auch ohne Pufferbatterien sicher eingespeichert zu lassen, bis sie bewußt vom Benutzer verändert werden. Die Anzahl der dabei zu speichernden Größen ist:

Zuiei Grenzwerte zu Je drei Dekaden.

Zwei Grüßen für die Spreizung der Analogskala mit dreidekadischer Anzeige.

Zwei Grüßen zur Meßbereichseinstellung mit je einer dreidekadischen Digitalanzeige.

Bei einer eventuellen Netzausfall fallen die beiden Grenzwertrelais 27, 2ß ab. Sie nehmen jedoch nach Zuschalten der Voraorgungsspannung sofort wieder die'Lage ein j die sie vom Mikroprozessor vorgegeben, bekommen.

Es sei noch bemerkt, daß im Blockschaltbild für die Bedienung bzw. Speicherung der Daten in den Mikroprozessor 22 eine Tastenmatrix 31 gezeigt ist.

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Abschließend sei noch vermerkt, daß die erfindungsgemäBe Lösung wesentlich dadurch ermöglicht ist, daB in der Anzeige- und Steuereinheit ein Mikroprozessor zum Einsatz -"gekommen ist, der zur Lösung der komplexen Aufgabe entsprechend programmiert ist. Auf diese Weise ist die kostengünstige Herstellung eines derart hochwertigen MeßgerStes möglich geworden.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel-^ und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Leerseite

Claims

Patentansprüche :

( lJVerfahren zur Darstellung physikalischer Meßgrößen, die in elektrische Größen wandelbar sind bzw. selbst elektrische Größen sind, auf einer Analogskala, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen unmittelbar als digitale elektrische Größen bzw.. mittelbar nach .Umwandlung analoger in digitale elektrische Größen auf einer skalenmäßig ausgebildeten Flüssigkristallanzeige (LCD) dargestellt werden,und daß der obere und der untere Skalengrenzwert so eingestellt wird, daß der anzuzeigende Sollwert der Meßgröße an einem vorbestimmbaren Skalenpunkt, insbesondere in der Skalenmitte,erscheint.

Postscheckkonto: Dortmund 25334-460

Bankkonto: Commerzbank A.G. Lüdenscheid (BLZ 45840026) Nr. 6234512

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Flüssigkristallanzeige gebildete Skala gespreizt und dann der untere und obere Skalenenduert eingestellt uird.

3. V/erfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aneinanderreihung mehrerer Meßgeräte die-den Sollwert anzeigenden Skalenpunkte sämtlich in die gleiche Stellung bezüglich der Skala ausgerichtet und eingestellt uerden.

U. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-lüert zusätzlich digital angezeigt uird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichung des Ist-UJertes vom Soll-LJert um ein einstellbares Maß ein Regelvorgang eingeleitet uird, mittels dessen der Ist-LJert an den Sall-Uert herangeführt uiird.

6. Elektronische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Mikroprozessors (MKP) (22), einer Dateneingabeeinheit (23,2U,25",31) und einer analogen Datenenzeigeelnheit (29), wobei die Dateneingabeeinheit physikalische Meßgrößen in elektrische Größen wandelt und letztere in digitale Impulse umsetzt, die in den MKP (22) eingespeist werden, und ferner die Dateneinzeigeeinheit (29) mindestens eine Flüssigkristallanzeige in Skalenform aufweist, von der die vom MKP (22) übermittelten Daten analog anzeigbar sind.

7. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch G, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (23) vorgesehen sind, die die Meßgrößen erfassen und in den MKP (22) einspeisen, uobei die Sensoren (23) entweder in eine Brückenschaltung eingebaut sind oder aber zur Direktübermittlung von Spannungen dienen, wobei ferner zwischen Sensor (23) und MKP (22) ein MeßverstSrker (2*»), zum Beispiel ein CMOS-Operationsverstärker, und ein Analog-Digital-Wandler

(25) geschaltet ist, der die empfangenen Gleichspannungsuierte in Frequenzwerte umsetzt, die in den MKP (22) einlesbar sind.

β. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der MKP (22) in NMOS/CMOS-Technik aufgebaut ist.

9. Elektronische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß der MKP (22) über eine Ansteuerlogik mit einem LCD-Display verbunden ist, welches neben mehreren parallel zueinander angeordneten LCD-Skalen eine digitale Ist-LJert-Anzeige umfaßt.

10.Elektronische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur manuellen Einspeisung,insbesondere von Grenzwerten in den MKP (22) eine Tastenmatrix (31) vorgesehen und mit dem MKP (22) verbünden ist.

11. Elektronische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der MKP (22) zwei Grenzuert-Relais (27,28) steuert, die als Regelorgane in den Schalt-

kreis des überwachten Gerätes eingeschaltet sind.

12. Elektronische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 ble 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherbaustein (3D) für die in den MKP (22) eingelesenen Daten ein EAROM mit dem MKP (22) verbunden ist.