DE1233155B - Anordnung zur Projektionsanzeige von Messwerten - Google Patents

Description

DEUTSCHES VMWW- PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

G02b

DeutscheKl.: 42 d-2/10

Nummer: 1233 155

Aktenzeichen: U 9199IX b/42 d

1 233 X33 Anmeldetag: 17.August 1962

Auslegetag: 26. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Projektionsanzeige von beliebigen Meßwerten, bei der ein Diapositiv mit mehreren Skalen und Anzeigebereichen verwendet wird. Dabei ist das Diapositiv mit einer den jeweiligen Meßwert übertragenden Achse gekoppelt und der Projektionsschirm fest angeordnet.

Mit einem Umschalter für verschiedene Meßgrößen, -stellen oder -bereiche werden dabei Organe betätigt, mit denen jeweils die zu dem gewählten Meßvorgang gehörige Einzelskala des Diapositivs in den Strahlengang der Projektionseinrichtung geschaltet wird. Dabei wird die Projektionsoptik teilweise oder ganz in Abhängigkeit von dem Umschalter bewegt.

Um die für eine Meßwertanzeige nötige Präzision zu erreichen und die bewegliche Masse der Anzeigeeinrichtung so klein wie möglich zu halten, können Diapositive mit mehreren Skalen, die vorteilhaft mikroskopisch kleine Teilungen aufweisen, Verwendung finden. Die Abbildungseinrichtungen dazu sind Mikroprojektionsanordnungen, die einen entsprechenden Ausschnitt aus einer Einzelskala stark vergrößert auf einem festen Projektionsschirm abbilden. Um die Abmessungen der Anordnung klein zu halten, werden Projektionsobjektive (Projektive) mit geringer Brennweite verwendet. Die Forderung nach hoher Abbildungsgüte bedingt daher eine sehr hohe Präzision der Optik und der beteiligten mechanischen Anordnungen.

Anordnungen zur Projektions anzeige mit eine Vielzahl von Einzelskalen aufweisenden Diapositiven sind bekannt. Sie haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, die es bisher nicht erlaubten, solche Anordnungen für die Anzeige von beliebigen, insbesondere von Präzisionsmeßwerken stammenden Meßwerten zu benutzen. Von solchen Anordnungen wird aus Gründen der Platzersparnis auf der Anzeigefläche sowie zur bequemen und sicheren Ablesbarkeit der Anzeigewerte gefordert, daß die Projektion des jeweiligen Skalenausschnittes stets an der gleichen Stelle eines Schirmes mit der gleichen festen Ablesemarke erfolgt. Außerdem muß der Vergrößerungsmaßstab der Anzeige konstant sein und das Bild stets größte Schärfe aufweisen. Weiterhin muß der Ablauf des Skalenbildes stets in gleicher Weise zur Ablesemarke erfolgen.

Bei bekannten Anordnungen zur Projektionsanzeige macht das Diapositiv mit den Einzelskalen eine Translationsbewegung. Diese läßt sich mit der unbedingt nötigen Präzision nur unter großem Aufwand an mechanischen Mitteln erreichen, da die Anordnung zur Projektionsanzeige von
Meßwerten

Anmelder:
Hans Ulbricht,

Neubiberg bei München, Ara-Str. 23

Als Erfinder benannt:

Hans Ulbricht, Neubiberg bei München

mechanischen Mittel reibungsbehaftet sind und dadurch selbst Meßfehler zur Folge haben. Außerdem macht bei bekannten Anordnungen die Projektionsoptik oder Teile davon ebenfalls eine Translationsbewegung. Auch diese muß mit hoher Präzision erfolgen und erfordert deshalb ebenfalls einen großen Aufwand an mechanischen Mitteln. Außerdem muß zur Einhaltung des Projektionsabstandes gemäß der Beziehung IIa + IIb = Ilf (a — Dia-Abstand vom Objektiv; b = Bildabstand vom Objektiv; / = Brennweite des Objektivs) ein sogenannter optischer Ausgleich erfolgen, d.h., es müssen Mittel vorgesehen werden, um die angeführte optische Beziehung einhalten zu können. Diese Mittel sind in Anbetracht der verlangten Präzision der Mikroprojektion auch sehr aufwendig. Bei bekannten Anordnungen erfolgt zudem die Projektion des Teilfeldes nicht stets an der gleichen Stelle, wodurch die Anzeige einen größeren Raum benötigt und unbequem wird. Die Gefahr von Ablesefehlern wird dadurch größer, und die Erfassung der Anzeige z. B. durch Fernseh-, Foto- oder Filmgerät wird erschwert. In bekannten Anordnungen wird der Meßwert nicht durch Drehung auf die Diaskala übertragen, sondern es werden zur Übertragung mehrgelenkige Getriebe verwendet, wobei gegebenenfalls auch Translationsbewegungen stattfinden. Sowohl der Aufwand als auch die in den Gelenken auftretenden Reibungen und die damit verbundenen Verfälschungen der Meßwerte sind besonders nachteilig. Die Anzeige des jeweiligen Meßwertes erfolgt meist nicht kontinuierlich, oder die Anfänge der beweglichen Skalen sind nicht so angeordnet, daß bei Wechsel der Skala der zugehörige Meßwert sofort angezeigt wird, ohne daß weitere Verstellungen von Skalenträger oder Ablesemarke nötig sind.

Allen bekannten Anordnungen zur Projektionsanzeige ist die Schwierigkeit der Justierung gemeinsam, die besonders die Skalenanfänge, die Gleich-

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mäßigkeit des Ablaufes des projizierten Skalenbildes bei Änderung der Meßgröße und die stets verlangte Schärfe der Abbildung bei jeder Meßstellung betreffen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, an einer Anordnung zur Projektionsanzeige von Meßwerten die genannten Nachteile zu beseitigen und darüber hinaus die Einrichtungen derart auszubilden, daß das sichere und dokumentarische Erfassen von Meßergebnissen und Meßumständen erleichtert wird und Ablesefehler weitgehend ausgeschaltet sind. Eine solche Anordnung zur Projektionsanzeige von beliebigen Meßwerten unter Verwendung eines mehrere Skalen und Anzeigebereiche aufweisenden, mit einer den jeweiligen Meßwert übertragenden Achse gekoppelten Diapositivs und eines feststehenden Projektionsschirms ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Projektionsoptik über die ganze Breite des Diapositivs schwenkbar so angeordnet ist, daß die von dem jeweiligen Meßpunkt auf dem Diapositiv zur Schwenkachse und zur Meßwertübertragungsachse gefällten Lote gegeneinander einen Winkel um 90° einschließen und daß die Schwenkachse der Projektionsoptik mit der den Meßwert übertragenden Achse parallel und mit der optischen Achse der Projektionsoptik teilweise parallel verläuft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zu der den Meßwert projizierenden Optik eine zusätzliche Projektionsoptik im Strahlengang gegenüber dem Projektionsschirm fest angeordnet, und diese fest angeordnete Optik projiziert neben der Projektion der Meßwertskala zusätzlich eine durch die Meßwerteinheiten des Meßinstrumentes vorgegebene Grundskala. Außerdem ist noch eine weitere Projektionsoptik und auf dem Projektionsschirm neben den projizierten Abbildungen von Meßwertskala mit Meßwert und Grundskala des Meßinstrumentes eine Spalte für eine Projektion meßtechnischer Hinweise vorgesehen. Eine Skala mit meßtechnischen Hinweisen ist gegenüber dem Projektionsschirm fest angeordnet, und die diese Skala abtastende Optik ist mit einem entsprechend angeordneten Spiegel an die Projektionsoptik der Meßwertskala angekoppelt und bringt mit dieser verschwenkbar den jeweils abgetasteten meßtechnischen Hinweis über den Abbildungsweg dieser Projektionsoptik auf den Projektionsschirm.

Wie an Hand eines Anwendungsbeispieles gezeigt ist, weist die Anordnung gemäß der Erfindung die den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile nicht auf. Der jeweilige Meßwert und die dazugehörige Grundmeßgröße sowie ein entsprechender meßtechnischer Hinweis sind in einem Bildfeld gleichzeitig erfaßbar, und es ist damit die Möglichkeit von Fehlablesungen durch zeitlich aufeinanderfolgende Ablesungen beseitigt. Alle Bewegungen der Anordnung erfolgen durch Drehung, wodurch die nötige Präzision mit geringstem apparativem Aufwand erreicht wird.

An Hand eines in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Prinzip des Meßwertskalen-Dias und die Zuordnung der Schwenk- und der Meßwertachse;

F i g. 2 gibt eine Projektionsanzeige aus einer Meßwertskala, einer Grundskala und eines meßtechnischen Hinweises wieder;

F i g. 3 zeigt den Aufrißschnitt einer Projektionsanordnung;

Fig. 4 gibt den Seitenrißschnitt zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 wieder;

Fig. 5 zeigt den Grundriß der Anordnung nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt das Prinzip eines MeßwertskalenDias 1 mit mehreren Einzelskalen 3. Das Meßwertskalen-Dia 1 ist in Mittelstellung (V2 Skalenumfang) gezeichnet und wird um eine auf der Zeichenebene senkrecht stehende Meßwertübertragungsachse 2 verdreht. Die Größe der Verdrehung entspricht dem Meßwert wz. Die Zahl der Einzelskalen 3 entspricht jener der Meßstellen und Meßbereiche. Die Einzelskalen 3 haben ihren gemeinsamen Mittelpunkt in der Meßwertübertragungsachse 2.

Die Projektionsoptik wird um die Schwenkachse 4 mit dem Betrag η verdreht, so daß die dem Meßbereich oder der Meßstelle entsprechende Einzelskala 3 durch die optische Achse der Projektionsanordnung läuft. Die Mittellinie 5 ist der geometrische Ort sowohl für die Mitten der Einzelskalen 3 als auch für den Durchstoßpunkt der optischen Achse der Projektionsoptik. Die Mittellinie 5 ist also ein Kreisbogen um den Durchstoßpunkt der Schwenkachse 4 durch die Zeichenebene. Der Durchstoßpunkt der Projektionsoptik liegt in Mittelstellung des Meßwertskalen-Dias 1 bis 6.

Die Anfänge der Einzelskalen 3 liegen auf der kreisbogenförmigen Anfangslinie 7, die sich aus dem Radius der durch den Abstand zwischen den Punkten 4 und 6 gegeben ist, bestimmt. Die Meßwertübertragungsachse 2, die Schwenkachsse 4 und die optische Achse der Projektionsoptik mit ihrem in Mittelstellung bei Punkt 6 liegenden Durchstoßpunkt sind also parallel zueinander und stehen senkrecht zur Zeichenebene und zur Bewegungsebene des Meßwertskalen-Dias 1. Der Linienzug 2—6—4 schließt dabei einen Winkel um 90° ein.

In den meisten Fällen ist erwünscht oder nötig, daß zwei Skalenausschnitte projiziert werden, nämlich

1. derjenige aus der Einzelskala für die betreffende Meßstelle (Meßbereich) und

2. derjenige aus einer Grundskala, an der die wahre, im Meßinstrument vorhandene Meßgröße erkennbar ist.

Beispielsweise werden von einem Meßinstrument an zahlreichen Stellen die Temperatur mit Thermoelementen gemessen. Infolge der Unterschiede in Schaltungen und Meßbereichen sowie der Thermoelemente selbst ist für jede Meßstelle eine Skala erforderlich. Diese Skalen sind in Grad Celsius geteilt Das Meßinstrument ist jedoch ein Mikrovoltmeter, und die Grundskala zeigt demnach eine μ V-Einteilung. Diese Grundskala bleibt stets im Strahlengang einer festen Projektionsoptik.

Werden andere, nichtelektrische oder auch elektrische Größen gemessen, so zeigt diese Grundskala stets die wirkliche, durch das eigentliche Meßorgan des Meßinstrumentes fließende Größe an, also bei einem Galvanometer den Spulenstrom.

Weiterhin erfüllt die erfindungsgemäße Anordnung noch die Aufgabe, ein jeder definierten Stellung der Projektionsoptik zugeordnetes Bild zu projizieren. Auf diesem Bild werden z. B. Meßstelle, Meßbereich, Sollwert, Skalenwert, zulässige Meßtoleranzen und andere meßtechnische Angaben über den augenblick-

Claims (2)

lieh eingestellten Meßzustand sichtbar gemacht. Diese Bilder sind vorzugsweise farbig, ebenso wie die zugehörigen Skalen. Fig. 2 zeigt die Darstellung einer Projektionsanzeige nach der Erfindung. Eine Blende 11 trägt eine Beschriftung und nimmt die Mattscheibe für die Projektionsbilder auf. Ein Skalenbild 12 in der Mitte ist ein projizierter Ausschnitt aus einer der Einzelskalen 3 (Fig. 1). Ein weiteres Skalenbild 13 ist ein Ausschnitt von der Grundskala, die stets im Strahlengang der Projektionsoptik bleibt. Ein Feld 14 links ist die Projektion der Angaben, die den jeweils eingestellten Meßzustand charakterisieren. In dem dargestellten Beispiel ist die Meßstelle 11 eingeschaltet, bei der die Temperatur des Kühlwassereintrittes, die 30 ± 2° C betragen soll, gemessen wird. Die gemessene Temperatur wird im Skalenbild 12 angezeigt und beträgt 29,5° C Der Skalenwert hierzu wird auf das Feld 14 projiziert; er beträgt 1 Skalenwert = 1° C Der wahre Meßwert des Mikrovoltmeters ist im projizierten rechten Skalenbild 13 mit 72,72 μν abzulesen. Zur Ablesung dient eine als Strich ausgebildete feste Ablesemarke 15. Die F i g. 3, 4 und 5 stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufrißschnitt (F i g. 3), Seitenrißschnitt (Fig. 4) und Grundriß (Fig. 5) schematisch dar. Eine Meßwertübertragungsachse 21 leitet den Meßwert m ein. An der Meßwertübertragungsachse 21 ist ein Meßwertskalen-Dia 22 befestigt, das z. B. so ausgebildet ist, wie in Fig. 1 beschrieben wurde. Das Meßwertskalen-Dia 22 ist in Mittelstellung gezeichnet. In einem festen Bock 23 ist ein Zapfen 24 so angeordnet, daß ein auf dem Zapfen 24 angebrachter Schwenkarm 27 um die Achse 25 drehbar gelagert ist. Auf dem Schwenkarm 27 sind eine Lichtquelle 28, ein Kondensor 29, drei kleine parallel zueinander stehende Spiegel 30, 31 und 33, ein kleines Objektiv 32, ein Objektiv 34, durch das die optische Achse im Durchstoßpunkt 26 tritt, und zwei parallel zueinanderstehende Spiegel 35 und 36 angeordnet. Der Schwenkarm 27 ist mit einem Umschaltorgan für die Meßstellen bzw. Meßbereiche verbunden. Diese Verbindung ist in den F i g. 3, 4 und 5 wie auch der Projektionsschirm nicht dargestellt. An dem festen Bock 23 sind außerdem noch eine Lichtquelle 37, ein Kondensor 38, vier kleine Spiegel 39, 40, 41 und 42 und ein Objektiv 43 befestigt. Das Meßwertskalen-Dia 22 trägt Einzelskalen 45 für die entsprechenden Meßstellen oder Meßbereiche, jeweils in die interessierenden Meßgrößen (z. B. Temperaturen) unterteilt. Außerdem trägt das Meßwertskalen-Dia 22 eine Grundskala 44, die in Einheiten der tatsächlich im Meßorgan des Instrumentes gemessenen Größe unterteilt ist (z. B. Mikrovolt). Die Meßwertübertragungsachse 21 wird gemäß dem jeweils gegebenen Meßwert m direkt oder indirekt verstellt, und der Schwenkarm 27 wird über das Umschaltorgan der Anlage entsprechend dem Betrag« geschwenkt, d.h., die Meßstelle und/oder der Meßbereich werden eingestellt. Dadurch wird die gesamte auf dem Schwenkarm 27 befestigte optische Einrichtung (28 ... 36) mitgeschwenkt. Hierdurch tritt die entsprechende Einzelskala 45 in den Strahlengang der optischen Einrichtung, d. h. in die optische Achse des Objektivs 34. 6g Nun wird ein Ausschnitt der entsprechenden Einzelskala 45 von der Lichtquelle 28 über den Kondensor 29 beleuchtet und mit dem Objektiv 34 über die parallel zueinander angeordneten Spiegel 35 und 36 auf eine nicht dargestellte, gehäusefeste Mattscheibe projiziert. Da der Projektionsstrahl vom Spiegel 36 in Verlängerung der Achse des Zapfens 24 austritt und zur Mattscheibe über feste Spiegel weitergeleitet wird, bleibt das Projektionsbild auf der Mattscheibe, ungeachtet der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 27, stets aufrecht. Auf der nicht dargestellten Mattscheibe ist ein stets aufrechtes, vergrößertes Ausschnittsbild der jeweils eingestellten Einzelskala 45 zu sehen, das mit der Änderung des Meßwertes m wandert. In F i g. 2 ist der vergrößerte Ausschnitt der Einzelskala 45 als Skalenbild 12 dargestellt. Die Ablesung des Meßwertes erfolgt an der festen Einstellmarke 15. Außer den Einzelskalen 45 weist das Meßwertskalen-Dia 22 am Rande des Skalenfeldes noch eine Grundskala 44 auf, die stets im Strahlengang der von den Bauelementen 37 ... 43 gebildeten optischen Einrichtung bleibt. Ein dem Meßwert m entsprechender Ausschnitt dieser Grundskala 44 wird vergrößert auf die Mattscheibe projiziert. In Fig. 2 ist der projizierte Ausschnitt am rechten Skalenbild 13 dargestellt. Die Grundskala 44 kann auch auf dem Meßwertskalen-Dia 22 als äußerster Kreisbogen an das Skalenfeld angefügt werden. Am Bock 23 ist das Dia einer Meßstellenskala 46 befestigt, die erfindungsgemäß für jede Schaltstellung des Schwenkarmes 27 eine entsprechende Beschriftung (Meßstelle oder Meßbereich) oder ein Feld mit Zeichen trägt. Dieses Schrift- und Zeichenfeld enthält meßtechnische Hinweise, wie beispielsweise die Bezeichnung der Meßstelle usw. Das entsprechende Feld wird über die kleinen Spiegel 30 und 31 beleuchtet und von dem Objektiv 32 über die Spiegel 33 und 36 auf die Mattscheibe projiziert. In F i g. 2 ist dieses Projektionsbild im linken Feld 14 dargestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung kann außer in den beispielsweise aufgeführten, möglichen Anwendungen überall dort, wo die bisher bekannten Projektionsanzeigeanordnungen nicht eingesetzt werden, mit Vorteil Verwendung finden. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Projektionsanzeige von beliebigen Meßwerten unter Verwendung eines mehrere Skalen und Anzeigebereiche aufweisenden, mit einer den jeweiligen Meßwert übertragenden Achse gekoppelten Diapositivs und eines feststehenden Projektionsschirms, dadurch gekennzeichnet, daß eine Projektionsoptik über die ganze Breite des Diapositivs schwenkbar so angeordnet ist, daß die vom jeweiligen Meßpunkt auf dem Diapositiv zur Schwenkachse und zur Meßwertübertragungsachse gefällten Lote gegeneinander einen Winkel um 90° einschließen und daß die Schwenkachse der Projektionsoptik mit der den Meßwert übertragenden Achse parallel und mit der optischen Achse der Projektionsoptik parallel verläuft.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der den Meßwert projizierenden Optik eine zusätzliche Projektionsoptik im Strahlengang gegenüber dem Projektionsschirm fest angeordnet ist und daß diese fest angeordnete Optik neben der Projektion der Meßwertskala zusätzlich eine durch die Meßwerteinheiten