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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine multifunktionale
Anzeigevorrichtung, die so beschaffen ist, daß sie in eine Steuertafel eingesetzt ist, um
Anzeigen für eine oder mehrere Größen zur Verfügung zu stellen, die sich auf
ein Element einer Vorrichtung irgendeines bekannten Typs beziehen.
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Es ist bekannt, daß auf allen technischen Gebieten die Messung und Steuerung
von physikalischen Größen, die Veränderungen unterworfen sind, von
fundamentaler Wichtigkeit ist. In bestimmten Sektoren ist es jedoch nicht
ausreichend, wenn Meßinstrumente oder Erfassungssysteme die interessierenden
Größen lediglich erfassen, um eine genaue und zuverlässige Ablesung zu
ermöglichen, sondern es ist erforderlich oder vielmehr günstig, Informationen
verfügbar zu haben, die von den Instrumenten in klarer Weise aufgenommen
worden sind, die leicht verständlich und so beschaffen sind, daß sie, soweit
möglich, Situationen, die Aufmerksamkeit erfordern oder die eine potentielle
Gefahr darstellen, sofort offensichtlich machen, selbst für einen Beobachter,
dessen Aufmerksamkeit abgelenkt ist:
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Dies hebt die Wichtigkeit von Anzeigevorrichtungen hervor, wobei jedoch
dieser Ausdruck hier und in der folgenden Beschreibung eine Vorrichtung
umfassen kann, die an ein oder mehrere Meßinstrumente angeschlossen ist und
Informationen über eine oder mehrere physikalische Größen anzeigen kann.
Allgemein ausgedrückt gibt es zwei Haupttypen von bekannten
Anzeigevorrichtungen, nämlich den analogen Typ und den digitalen Typ.
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Der erste liefert Anzeigen für die gesteuerte Größe durch die Verschiebung
eines beweglichen Elements, typischerweise einer Nadel, über einen
Quadranten, auf dem Referenzwerte markiert sind.
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Digitale Vorrichtungen zeigen andererseits einen numerischen Wert auf einer
Anzeige, die möglicherweise gemäß einer bestimmten Skala die gesteuerte
Größe darstellt.
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Beide Typen von Vorrichtungen sind weitverbreitet: sie besitzen jedoch den
Hauptnachteil, daß sie die Aufmerksamkeit eines Benutzers nicht ausreichend
auf sich ziehen, insbesondere wenn kritische Situationen entstehen und nicht
wenigstens geeignete visuelle oder akustische Warnsysteme integriert sind
(wie z. B. Warnlampen oder akustische Alarme): Beispiel ist der
Kühlflüssigkeitstemperaturanzeiger in einem Kraftfahrzeug entweder in analoger Form
(eine über einer Temperaturskala bewegliche Nadel) oder in digitaler Form
(momentaner Temperaturwert, ausgedrückt durch eine Zahl), die häufig vom
Fahrer ignoriert wird.
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Digitale Anzeigen sind außerdem häufig nicht einfach abzulesen, da sie keine
großen Abmessungen besitzen (die die Kosten deutlich erhöhen würden) und
bei jedem Ereignis die Anzeige, die sie liefern, durch eine Zahl ausgedrückt
wird, die keine unmittelbare Erkenntnis liefert. Selbst analoge Anzeigen,
obwohl sie einfacher zu lesen sind, teilen dem menschlichen Auge keine
unmittelbare Nachricht mit.
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Die Vorrichtungen des bekannten Typs bieten sich schließlich nicht für viele
Anwendungen an, in dem Sinn, daß sie ohne wesentliche Modifikationen
verwendet werden können, um unterschiedliche Größen zu messen,
wenigstens durch einfaches Verändern der Erfassungsinstrumente, mit denen
sie verbunden sind.
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Es. ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine multifunktionale
Anzeigevorrichtung zu schaffen, die einerseits fähig ist, eine Anzeige für eine oder
mehrere physikalische Größen zu liefern, und die frei von den
obenbeschriebenen Nachteilen bekannter Vorrichtungen ist. Insbesondere ist eine Aufgabe
der Erfindung, eine multifunktionale Anzeigevorrichtung zu schaffen, die
leicht abgelesen werden kann, eine unmittelbare Erkenntnis liefert und fähig
ist, die Aufmerksamkeit eines abgelenkten Benutzers auf sich zu ziehen, wenn
die angezeigten Bedingungen eine kritische Schwelle überschreiten.
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Gemäß der Erfindung wird daher eine multifunktionale Anzeigevorrichtung
geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: ein Gehäuse, das
eine Flüssigkeit mit vorgegebenen optischen Eigenschaften enthält und
wenigstens eine transparente Oberfläche aufweist, durch die der Pegel der
Flüssigkeit betrachtet werden kann; und eine Einrichtung zum Übertragen
einer elektromagnetischen Strahlung mit vorgegebener Wellenlänge durch die
Flüssigkeit in der Weise, daß die Flüssigkeit mit einer vorgegebenen Farbe
erleuchtet wird.
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Die Vorrichtung enthält ferner eine Pumpe, die ermöglicht, den Pegel der
Flüssigkeit im Gehäuse zu ändern, sowie Sensorsysteme, die mit einem
Prozessor und einer Steuereinheit derart verbunden sind, daß die Wellenlänge
der elektromagnetischen Strahlung und der Pegel der Flüssigkeit auf der
Grundlage der von den Sensorsystemen erfaßten Daten eingestellt werden
können.
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Auf diese Weise kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einfacher und
wirtschaftlicher Weise praktisch in beliebigen Abmessungen ohne deutliche
Erhöhung der Kosten gefertigt werden, die andernfalls z. B. bei der
Herstellung großer Anzeigen bekannten Typs auftreten würden.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die lediglich in
einem nicht einschränkenden Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Figuren
der Zeichnungen gegeben wird, die schematisch die wesentlichen Elemente
der Vorrichtung zeigen.
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Wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, ist eine multifunktionale
Anzeigevorrichtung im allgemeinen mit 1 bezeichnet und so beschaffen, daß
sie z. B. an einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges montiert ist, um den
Pegel und/oder eine charakteristische Größe (wie z. B. die Temperatur) einer
Betriebsflüssigkeit anzuzeigen.
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Die Vorrichtung 1 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 2, das eine Flüssigkeit 3
mit einem vorgegebenen Pegel enthält und mit einer transparenten Wand 4
versehen ist, auf der eine Skala- zum Ablesen des Pegels 5 markiert ist und
durch die die Flüssigkeit 3 betrachtet werden kann. Am unteren Abschnitt des
Gehäuses 2 sind mittels einer Leitung 6 eine Pumpe 7 und ein Vorratsbehälter
8 für die Flüssigkeit 3 angeschlossen; außerdem sind mit dem Gehäuse ferner
über eine zweite Leitung 9 eine zweite Pumpe 10 und ein Vorratsbehälter 11
für eine gasförmige Substanz 12 verbunden. Das Gehäuse 2 ist in einen Träger
eingesetzt, der von zwei Flanschen 13 und 14 gebildet wird, die in eine
Steuertafel wie z. B. ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges eingesetzt
werden.
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Auf der Seitenfläche 15 des Gehäuses 2 sind die Enden einer bestimmten
Anzahl von Lichtleitfasern 16 angeordnet, die mittels eines Kollektors 18 in
einem Bündel 17 zusammengefaßt sind. Dem Kollektor 18 ist eine Quelle 19
für elektromagnetische Strahlung, z. B. für sichtbares Licht, zugewandt, die in
einen Träger 20 eingesetzt ist; zwischen der Quelle 19 und dem Kollektor 18
ist ein kreisförmiger Träger 21 eingesetzt, der sich um seine Achse 22 dreht
und von einem Motor 23 angetrieben wird; auf dem Träger 21 ist eine
vorgegebenene Anzahl von Filtern 24 montiert, die jeweils einen anderen Teil des
elektromagnetischen Spektrums absorbieren können.
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Der Motor 23 und die Pumpen 7 und 10 werden von einem Prozessor und
einer Steuereinheit 25 z. B. auf der Grundlage der Informationen gesteuert, die
von den Sensoren 26 und 27 bezüglich einer oder mehrerer zu steuernder
Größen wie z. B. des Pegels und der Temperatur einer Betriebsflüssigkeit in
einem Vorratsbehälter, insbesondere der Kühlflüssigkeit eines Motors eines
Kraftfahrzeuges, empfangen werden.
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Für ein besseres Verständnis der Operation der Vorrichtung gemäß der
Erfindung wird im folgenden auf diese letztere spezielle Anwendung Bezug
genommen, ohne Verlust der Allgemeinheit, wodurch: die Sensoren 26 und 27
in der Zeichnung jeweils die Pegel- und Temperaturdetektoren der
Motorkühlflüssigkeit eines Kraftfahrzeuges darstellen. Die Vorrichtung gemäß der
Erfindung erlaubt in diesem Fall, daß zwei Größen ausgewertet werden: der
Pegel der Kühlflüssigkeit des Motors wird proportional zum Pegel der
Flüssigkeit 3 im Gehäuse 2 angezeigt und durch einfaches Ablesen auf der Skala 5
gemessen, während eine herkömmliche Anzeige seiner Temperatur durch die
von der Flüssigkeit angenommene Farbe dargestellt wird.
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Die Farbe wird auf die Flüssigkeit 3 übertragen mittels der
Beleuchtungsstrahlung, die von der Quelle 19 ausgesendet wird, die diese Flüssigkeit beleuchtet,
nachdem sie durch einen der Filter 24 gelaufen ist, die auf dem Träger 21
montiert sind, und dessen Farbe angenommen hat. Die Flüssigkeit 3 wird
gleichmäßig beleuchtet und nimmt die gewünschte Färbung an, wenn sie von
der Strahlung durchlaufen wird, wobei sie mit vorgegebenen optischen
Eigenschaften versehen sein muß: z. B. kann eine wäßrige Lösung mit
geeigneter Dichte oder dergleichen verwendet werden.
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Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 25 steuert sowohl die Pumpe 7, mittels
der der Pegel der Flüssigkeit 3 verändert wird, indem diese vom
Vorratsbehälter 8 zum Gehäuse 2 oder umgekehrt befördert wird, und den Motor 23, der
bewirkt, daß der Filter von der Beleuchtungsstrahlung durchlaufen wird und
somit die der Flüssigkeit 3 verliehene Farbe geändert wird. Ein dunkles Blau
kann z. B. eine niedrige Temperatur der Kühlflüssigkeit anzeigen und
allmählich heller werden, um einen fortschreitenden Temperaturanstieg anzuzeigen,
während die Flüssigkeit dann, wenn sie rot wird, einen Betrieb bei hoher
Temperatur anzeigt.
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Die Anzeige, daß das Kühlmittel eine gefährliche Temperatur erreicht hat,
kann durch das Vorhandensein von Gasblasen in der Flüssigkeit 3 dargestellt
werden, die erhalten werden durch Einleiten von Gas aus dem Vorratbehälter
11 über die Pumpe 10 in das Gehäuse 2.
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Statt der Verwendung einer einzelnen Strahlenquelle, die gefiltert wird, um
ihre Wellenlänge zu modifizieren, weist eine mögliche Variante ein System
von Quellen auf, die jeweils ihre eigene Wellenlänge besitzen: in dieser
Ausführungsform wird die von der Flüssigkeitsanzeigevorrichtung
angenommene Farbe bestimmt durch die Quelle, die zeitweise verwendet wird, wobei
es nicht notwendig ist, Filter zu verwenden. Wie in den Zeichnungen gezeigt,
ist auf dem Träger 20 das System der elektromagnetischen Strahlungsquellen
19 in diesem Gehäuse montiert, wobei der Betrieb dieser Quellen direkt von
der Prozessor- und Steuereinheit 25 gesteuert wird; es ist klar, daß in diesem
Fall weder der Motor 23 noch die Filter 24 mit ihren zugehörigen Trägern 21
erforderlich sind. Alternativ kann die gleiche Wirkung erhalten werden durch
Verwenden einer einzelnen Quelle, die fähig ist, elektromagnetische Strahlung
mit veränderlicher Wellenlänge auszusenden, weiterhin unter der Steuerung
der Prozessor- und Steuereinheit.
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Ferner ist klar, daß die erfaßten physikalischen Größen sich von denjenigen
unterscheiden können, die im obigen Beispiel angegeben sind: um auf dem
Gebiet der Automobile zu bleiben, kann die Vorrichtung verwendet werden,
um nicht nur den Pegel und den Zustand irgendeiner anderen
Betriebsflüssigkeit (Kraftstoff, Bremsflüssigkeit, Kupplungsflüssigkeit, Motorschmieröl,
Batterieelektrolyt), sondern auch den Zustand der mechanischen Elemente, die
einer Abnutzung unterliegen, anzuzeigen, wie z. B. der Bremsbeläge oder der
Kupplungsscheibe: die Farbe der Anzeigeflüssigkeit kann in diesem Fall eine
andere Bedeutung als die Temperatur annehmen, wie z. B. die Viskosität, den
Abnützungszustand oder eine Verschlechterung oder eine andere Eigenschaft.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann im wesentlichen auf einen
beliebigen Typ eines Elements einer bekannten Vorrichtung angewendet
werden, von der erwünscht ist, eine Anzeige einer physikalischen Größe (nicht
unbedingt einen Pegel) und/oder eine herkömmliche Bewertung des Zustands
(Temperatur, Viskosität, Ladezustand, Abnutzungszustand oder
Verschlechterung) zu liefern.
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Außerdem können mit derselben Vorrichtung mehrere Sensoren verbunden
sein, die an unterschiedlichen Elementen angeordnet sind: in diesem Fall
entspricht jedes Element einer anderen Farbe der Anzeigeflüssigkeit (z. B. im
Fall von Kraftfahrzeugen, blau für die Kühlflüssigkeit, gelb für den Kraftstoff,
braun für das Schmiermittel), während die Intensität der Beleuchtung dieser
Farbe den Zustand des Elements oder seine charakteristische physikalische
Eigenschaft darstellt. Auf diese Weise kann eine einzelne Anzeigevorrichtung
verwendet werden, um mehrere physikalische Größen selektiv zu überwachen.
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Schließlich ist klar, daß die beschriebene Vorrichtung Abwandlungen und
Veränderungen unterworfen werden kann, ohne daß sie vom Schutzumfang
abweicht, der von den Ansprüchen definiert wird. Genauer kann die
Anordnung der Filter oder der Weg, auf dem die relative Bewegung zwischen den
Filtern und der Lichtquelle erreicht wird, modifiziert werden: z. B. können die
Filter auf einem rechtwinkligen Träger montiert sein, der sie in seiner eigenen
Ebene verschieben kann.
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Außerdem kann eine Anzeigeflüssigkeit verwendet werden, die mit anderen
optischen Eigenschaften versehen ist, insbesondere eine Flüssigkeit, die eine
gegebene Färbung annehmen kann, wenn sie mit einer Strahlung einer
vorgegebenen Wellenlänge, möglicherweise außerhalb des sichtbaren Spektrums,
angeregt wird.
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Auch das Erreichen kritischer Bedingungen, die durch die Bildung von
Gasblasen in der Anzeigeflüssigkeit angezeigt werden, kann mit
unterschiedlichen Einrichtungen als den beschriebenen erreicht werden, wobei diese
Einrichtungen jedoch fähig sind, Blasen einer gasförmigen Substanz durch
diese Flüssigkeit zu leiten, wie z. B. Luft, die aus dem Motorzufuhrsystem
entnommen wird.