DE2946328A1

DE2946328A1 - Analoge anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2946328A1
Application number: DE19792946328
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Berney
Original assignee: Berney SA Jean Claude; JEAN-CLAUDE BERNEY SA
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1978-11-21
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1980-05-22
Also published as: FR2442433A1; CH627906B; FR2442433B1; US4314146A; CH627906GA3

Description

Analoga Anzeigevorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft Bine analoge Anzeigevorrichtung für den Wert Mindestens einer Funktion, welche durch sine Information dargestellt ist, die aus einer Anzahl von logischen Zuständen zusammengesetzt ist. Es ist eine sehr grosae Anzahl von analogen Anzeigevorrichtungen für den Wert einer Funktion mit Hilfe eines Zuinora oder eines Indexes und einer u.lt einer Einteilung versehenen Skala bekannt. In bestimmten Fällen iut die Zeigervar— Schiebung direkt abhängig von der zu messenden Funktion. So wird z.B. bei Windmessern und bei Tiefenmessern der Zeiger direkt durch eine auf Druck empfindliche Sonde angetrieben, und bei Ga]vanoraetorn wird der Zeiger direkt durch einen auf den Wirkung des elektrischen Stromes empfindlichen Wandler angetrieben. Bei einer sehr groeaen Anzahl von Anwendung ist aber die Zeigerbewegung nur indirekt abhängig von dor zu müssenden Funktion. Auch bei sehr vielen elektrischen Messinstrumenten wird die Funktion zuerst, in einen zum Wert der Funktion proportionalem elektrischen Strom umgesetzt und dann mit Hilfe eines Galvanometers angezeigt.

Obwohl diese Methode sehr verbreitet ist, hat sie doch gewisse Nachteile. Einmal fügt man einen Messfehler hinzu, den Eigenfehler des Galvanometers, und dann sind die Galvanometer empfindlich gegen Schläge und Vibrationen. Zum andern werden die Mess- und Steuergeräte immer häufigur in Digitaltechnik ausgeführt, bei welchen dur FunUtlonauurt durch eine au3 einer Folge von logischen Zuständen zusammengesetzte Information durgastellL ist, die direkt mit digitalen Anzeigemittel angezeigt worden kann, so dass man mehr und mehr die analoge Anzeige fallen lässt, welche relativ teure Digital/ Analogwandler erfordert.

^riei verschiedenen Anwendungnn ist aber diu Analoganzoige dor Digitalanzeige überlegen, besonders dort, wo nun eine rasche Abschätzung des I"unktitinswer— tes haben will.

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Bei Autos z.B. werden Digitalanzaiyan durch die Fahrzeuglenker nicht geschätzt· Es ist ferner bekannt, das* in dieser Domäne demnächst Mikroprozessoren eingesetzt werden. Dieser Mikroprozessor zentralisiert alle für die richtige Arbeitsweise des biagens notwendigen Messungen und zeigt deren Resultate in digitaler Form an. Es wäre Jodoch wünschenswert, diese Reeultate in analoger For« angezeigt zu haben.

Es ibt daher der besondere Zweck dar vorliegenden Erfindung, eine analoge Anzeigevorrichtung für den liiert einer Funktion zu schaffon, welche durch eine Information dargestellt wird, die aus einer Folge von logischen Zuständen zusammengesetzt ist, welche Anzeigevorrichtung weder einen Digital/Analog— Wandler noch ein Galvanometer erfordert.

Öle erfindungsgemäsee Anzeigevorrichtung zeichnet eich aus durch mindestens einen Schrittmotor, der mindestens einen Zeiger auf einer mit einer Einteilung versehenen Skala antreibt, durch eine Motorsteuorschaltung, durch einen Zähler mit einer Zählkapazität entsprechend der Anzahl Schritte, did notwendig sind, damit der Zeiger das Ende der Skala erreichen kann, durch erste Mittel zur Synchronisation des Zählers und des Zeigers in einer bestimmten Stellung des Zeigers, und durch zweite Mittel, um den Zähler auf einen Stand zu bringen, der den liiert der anzuzeigenden Funktion entspricht, wobei die genannten zweiten Mittel so mit dem Zähler und der Steuerschaltung verbunden sind, dass der Motor eine Anzahl von Motorimpulsen erhält, die direkt proportional ist der Anzahl der durch die ersten Mittel an den Eingang des Zählers gelieferten Impulse, so dass der Zeiger synchron mit dem Zähler bleibt und dass seine Stellung auf der Skala darstellend ist für den Zähletand des Zähler β und folglich für den anzuzeigenden Wert.

Ausführungsbeispiele dar Erfindung werden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt j

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Die Tig· 1 scheinstisch eine erfindungsgemässe Anzeigevorrichtung nit einem Schrittmotor mit umkehrbarer Drehrichtung; Die Fig· 2 schematisch eine erfindungsgemesse Anzeigevorrichtung mit zwei Schrittmotoren mit umkehrbarer Drehrichtung; Die Fig. 3 schematisch ein Anechlagsystem für eine Drehrichtunyj und Die Fig· 4 ein Schaltbild einer Ruchenschaltung, welche auf den Drehsinn

des Zeigers einwirkt.

In Fig. 1 treibt ein Schrittmotor 1 mit uinkahrbarer Drehrichtiing über ein Rad 2 ein Rad 3, auf dessen Achse ein Zeiger 4 montiert ist, der mit einer Skala 5 zusammenwirkt. Das Rad 3 meist eine halbkreisförmige Hoffnung 3a auf, in welcher ein Anschlagotift 6 läuft. Dieser Anschlag begrenzt don Zeigarweg auf die Stellung U der Skala auf der einen Seite und auf ungefähr die Stellung 13 auf der andern Seite. Die Getriebeübersetzungen sind so gewählt, dass der Zeiger bei 120 Motorschritten über 180 läuft.

Die elektronische Schaltung weist einen Generator 7 auf, welcher Impulse von

ungefähr 100 Hz an den Takteingang 8a eines binären Vorwärts/Rückwärts— Zäh-

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lere 6 mit einer Zählkapazität von 2 und an den Eingang 9a der Schrittmotorsteuerschaltung 9 liefert. Diese Schaltung 9 ist so ausgelegt, dass sie für Jeden Impuls an seinem Eingang 9a einen Motorimpuls von geeigneter Form und Polarität an die Eingänge 1a und 1b des Schrittmotors mit zwei Drehrichtungen anlegt, so dass dieser einen Schritt in der gewünschten Drehrichtung weiterschaltet.

Zu diesem Zwecke besitzt die Steuerschaltung 9 einen Eingang 9b für die Vorwärts/RUckwärteateuerung (U/D), der mit dem Uorwärts/Rückwärtssteuereingang 6b (U/D) des Zählers 8 und mit dem Ausgang 10a eines UND-Tores 10 verbunden ist. Der Generator 7 weist einen Vorbereitungseingang 7a, der mit dem Ausgang 11a eines UND-Tores 11 verbunden ist. Dieser Eingang erlaubt, die Impulsfolge auf Wunsch zu unterbrechen.

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Der Zahler θ besitzt sieben Ausgange 8c bis BJ, entsprechond den sioben Binärstufün, aus denen er besteht. Die logischen Zustände an diesen Ausgengen stellen eine Information dar, die dem Zahlstand des Zählers entspricht. Die sieben Auegänge 8c bis 6j sind mit sieben Eingängen 13a bis 13g einer 7—Bit-Vergleichsuchaltung 13 verbunden. Der Ungleichheitsausgang 13h (x1<x2) dieser Vergleichsschaltung ict mit dem Eingang 1fJü das UND-Tores 10 verbunden, und sein Gleichheitsäuegaruj 13j (x1 = x2) ist mit dem Eingang 11b des UND—Toros 11 verbunden.

Die zweiten Eingänge 13k bis 13q der V/ergleichsschaltung 13 sind mit den Ausgängen 14a bis 14g eines 2-Bit-Multiplikators 14 verbunden, der en seinen Eingängen 14k bis 14q eine dem Wert der anzuzeigenden Funktion entsprechende 7-Bit-Inforwation erhält.

0er Eingang yo (14J) ist mit den positiven Speisepol verbunden und der Eingang y1 (14h) ist über einen Widerstand 15 mit Masse und über eine Drucktaste 16 mit dea positiven Speisepol verbunden. Im Normalfall ist yo auf "1" und y1 auf "0", was der Binärzahl 01 entspricht; die Eingangsinformatiun des Multiplikators 14 wird mit 1 multipliziert.

b/enn man die Taste 16 drückt, geht y1 auf "1^M, was der Binärzahl 11 entspricht} die Eingangsinformation das Multiplikutors 14 wird nun· mit 3 multipliziert.

Der Ausgang 12a da* NOR-Tores 12 ist mit dem Takteingang 17a eines D-Flip— Flops 17 verbunden, dessen Q-Ausgang 17b mit den Eingängen 10c und 11c der UND-Tore 1o und 11 verbunden ist, während sein D-Eingang 17c Mit dem positiven Speisungepol verbunden ist. Der Rückstelleingang 17d von FF17 ist mit dem Rückstelleingang 8k des Zählers 8 und mit einen am negativen Speisepol angeschlossenen Widerstand 19 verbunden. Dieser Rückstelleingang ist

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über eina Kapazität 20 mit einem Kontakt 21 verbunden, dar seinerseits mit dam positiven Speisepol verbunden ist.

Die Schaltung arbeitet folgendermassen: Rückstellung

Durch Drücken der Taste 21 wird ein positiver Impuls iibor die Kapazität 20 auf den Widerstand 19 und auf die RückstelleLngänga 17d und ßk von FF" 17 bezw. Zähler 8 gegeben· Üer Zähler β wird auf Null zurückgestellt und der Ausgang 12a des NOR-Tores 12 geht auf "1". Dur Ausgang Q von ΓΓ17 gaht auf "0", ebenso die Ausgänge 10a und 11a der UNO-Tore 10 und 11 und die l/oruärts/Rückuärtasteuereingänge 6b und 9b des Zählers Ö und der Steuerschaltung 9, was der Rückwärtslaufrichtung des Motors 1 entspricht. Der Vorbereitungseingang 7a dee Generators 7 ist ebenfalls auf "Q", d.h. der Generator 7 ist entsperrt und liefert Impulse an die Eingänge 8a und 9a des Zählers 8 und der Steuerschaltung 9. Der Zähler 8 beginnt zurückzuzählen und der Motor 1 löuft Schritt um Schritt rückwärts. LJeηη der Zähler den Stand 0 erreicht, d.h. wenn der Zähler und dor Schrittmotor 2 =128 Ipipulse im Hückuärtalauf erhalten habon, geht der Ausgang 12a von Tor 12 auf ^Hl", was ΓΠ7 kippt, dessen Q-Ausgang auf "1" geht und folglich euch die Eingänge 10c und 11c der Tore 10 und 11 auf "1" bringt.

!Jährend dieser 128 Rückwärts—Motor itnpulee kommt das Rad 3 gezwungenermassun in Anschlag mit Anschlag 6 und der Zeiger wird daher auf der Stellung 0 der Skalaiblockiert. Dieser Vorgang hat alao die Nullstellung sowohl des Zeigers 4 als auch des Zählers β ermöglicht, die nun synchronisiert sind. Bei diesem Beispiel wird der RUckstullvorgang durch einen Druck auf eine Taste ausgelöst. Er könnte aber auch automatisch erfolgen, z.U. bei jede« Einschalten der Schaltung oder Jedesmal, wenn die Eingangsinformation Null ist, usw. Die Synchronisation zwischen Zeiger 4 und Zähler 8 könnte auch mit Hilfe

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eines Kontaktes erfolgen, dar sich schlies&t, uonn dur Zeiger eine bestimmte Stellung auf der Skala einnimmt,oder mit irgend einem andern Oetektions— system.

Norma!betrieb

Nach der oben beschriebenen Nullstellung erhalten der Zahler B und die Steuerschaltung 9 an ihren entsprechenden Eingängen 8a und 9a die gleiche Anzahl Impulse. Derart rückt der Zeiger Jedesmal um einen Schritt vor, wenn der Zähler um eine Einheit weiterschaltet, so dass der Zeiger und der Zähler nach der Rückstellung synchron bleiben. Die Stellung des Zeigers auf der Skala entspricht daher dem Zählstand des Zählers 8, der durch die Folge von logischen Zuständen an seinen Ausgängen dargestellt bird. Man kann daher sagen, das· die Kombination von Skala und Zeiger die analoge Anzeige der durch den Zähler θ gelieferten logischen Information ermöglicht. Indessen ist die Anzeige des Zähletandes nicht interessant, ausser, wenn der Zähler 8 eine reine Zählfunktion (Totalisation von Impulsen, Messschaltung mit Bezug auf die Zeit, usw.) hat. Es wäre also wünschenswert, irgend eine logische Information anzeigen zu können, unabhängig von ihrer Herkunft. Ein Mittel zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, eine Vergleichsschaltung und Kittel einzuführen, die gleichzeitig auf den Zähler und die Steuerschaltung einwirken, um den Zählerstand auf Gleichstand mit der anzuzeigenden Information zu bringen, so dass die Stellung des Zeigers auf der Skala indirekt de« Wert der anzuzeigenden Information entspricht. Am Ende dee RUckstellvorganges ist der Zähler 8 auf Null und die Eingänge 10c und 11c sind auf "1". Die Tore 10 und 11 übertragen also die Zustände der Ausgänge 13h und 13j der Vergleichsschaltung 13 auf ihre Auegänge 10a und 11a. Wenn der Kontakt 16 offen ist, werden die Zustände der Eingänge 14k bis 14q, welche der den Wert der anzuzeigenden Funktion darstellenden Eingangsinformation entsprechen, direkt auf die Ausgänge 14a bis 14g des

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Multiplikators und so auf die Eingänge 13k bis 13q dar Vergleichsschaltung 13 übertragun.

Ls sei angenommen, dar anzuzeigende Wert sui 67 (dargestellt durch die binäre Information 1UOOU11). Oa der Zähler 8 auf Null ist, ist die seinen Zählstand entsprechende binäre Information, wulche an den Eingängen 13a hu; Ug der Schaltung 13 anliegt, OÜOOÜOO, also kleiner als 67. Der Ausgang 13h und die Eingänge Bb und 9b sind auf "1", uias den Zähler 8 und die Steuerschaltung 9 in den Vorwärtslauf steuert. Der Gleichheitsausgang 13J und der Eingang 7a sind auf "0". 0er Generator 7 ist enteperrt. Der Zähler 8 und der Schrittmotor laufen synchron vorwärts. Der Zählstand bleibt also gleich der Stellung des ZeLtjerβ auf der aussein Skala. Sobald dar Zähler B und der Zeiger zusammen die Stellung 67 erreicht haben, geht der Gleichheitsauegang 13j der Schaltung 13 auf ¹¹I", während dar Ausgang 13h auf ¹¹U" geht. Dar Eingang 7a des Generators 7 geht auch auf "1" und der Generator wird wieder gesperrt und sperrt seinerseits den Zähler 8 und blockiert den Zeiger 4 auf Stellung 67, was dem liiert der anzuzeigenden Funktion entspricht.

Es sei nun angenommen, der anzuzeigende Dort gehe auf 52 (binär 0110100). Da der Zählstand 67 ist, also grosser als 52, bleibt dar Ausggng 13h der Vergleichsschaltung 13 auf "0", ebenso die Eingänge 8b und 9b, so dass der Zähler 8 und die Steuerschaltung 9 in den Rückuärtslauf gestöbert werden. Die Gleichheit verschwindet und der Ausggng 13J der Schaltung 13 wird ^M0", ebenso der Eingang 7a des Generators, welcher entsperrt wird. Der Schrittmotor und der Zähler θ laufen synchron rückwärts, bis der Zähler B und der Zeiger 4 die Stellung 52 erreichen. Nun herrscht wieder Gleichheit. Der Ausgang 13J der Schaltung 13 und der Eingang 7a des Generators 7 gehen auf "1". Der Generator wird gesperrt und blockiert so den Zähler B und den Zeiger 4 auf der dem wert der anzuzeigenden Punktion entsprechenden Stellung

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Die Schaltung ist also ao ausgelugt, dass sie auf dar äussern Skala den der an den Eingängen 13k bis 13q der Vergleichs&chaltung anliegenden Information entsprechenden Wert anzeigt, welche Information im vorliegenden Falle gleich ist der an den Eingängen 14k bis 14q des Multiplikators anliegenden Information, wenn die Taste 16 betätigt ist, multipliziert dor Multiplikator 14 diu Eingangsinforaation mit 3. LJonn z.B. die Cingangsinformation 21 (binär 0010101) ist, ist die an dun Eingängen 13k bis 13q der Vergleichsschaltung anliegenden Information gleich 21 χ 3 - 63 (binär 0111111) und der Zeiger läuft in die Stellung 63 der äussern Skala, was der Stellung 21 auf der Innern Skala entspricht. Es ist so sehr einfach, sich verschiedenen Skalenmaes&täben anzupassen, indem entweder die dem wert der anzuzeigenden Funktion entsprechende Eingangsinformation oder die der Stellung des Zeigers auf der Skala und durch den Zähler 8 gelieferte Information multipliziert oder dividiert wird, nan kann auch eine Rechenschaltung hinzufügen, um vom der Information entsprechenden Wert einen vorbestimmten Wert abzuziehen, um so direkt die Abweichung zwischen dem Ulert der Eingangsinformation und dein vorbestimmten Wert anzuzeigen.

In der Zeichnung sind die für das Ver&tändnie der Erfindung notwendigen Schaltungen dargestellt. Es ist klar, dass man in Wirklichkeit diesen Schaltungen ness- oder Steuerschaltung beifügen kann und z.B. ein Vielfachmessgerät realisieren kann. In andern Fällen können alia oder ein Teil der dargestellten Schaltungen in einem Instrument eingebaut sein, das sich in einer gewissen Entfernung befindet und mit der Anzeigeeinrichtung elektrisch verbunden sein, (lan kann z.B. auch im Falle dar Verwendung zusammen mit Mikroprozessoren, wo die Informationen sequentiell eintreffen, Eingangsregister vorsehen, um diese sequentiellen Informationen in Parallelfora zu bringen, usw.

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Es ist auch zu bemerken, dass diu winkolmässiga UorSchiebung pro Zuigt«rschritt und die Verteilung der Skaleneintallung über 1βϋ beliebig verändert yerden künrien durch Veränderung dos l'ebürsetzungsvarhaltnisses und der Zählerkapazität. Man kann z.O. mit Hilfe eines ändert. Anschlag&ystems, welches später noch beschrieben uird, Anzeigen mit mehreren Umgängen unter Verwendung einer 360 —Skala realiuieren. In diasum Fallu kann nan ein zusätzliches Räderwerk beifügen, u« einen Zeiger anzutreiben, der die Anzahl der Umgänge angibt. Diese Anzeigen ait nuhreren Umgängen ermöglichen eine erhöhte Ablesegenauigkeit, allerdings mit nachteiligem Einfluss auf die Geschwindigkeit. Uenn man 2.0. eine Anzeige mit zehn Umgängen a 1OU Schritte mit einem Motor mit 100 Schritten pro Sekunde wünscht, braucht es 10 Sekunden, um vom einen Endwert zum andern zu kommen.

Ein einfaches Mittel zur Erhöhung dieser Geschwindigkeit besteht in der Verwendung einer Doppelanordnung mit zwei Motoren. Die Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung. Es ist praktisch ein Doppel der Anordnung nach Fig. 1 vorhanden. Auf der einen Suite treibt ein umkehrbarer Motor 1 über das Rad 2 das Rad 3, auf dessen Achse der Zeiger 4 sitzt, der mit der äuesern Skala 5 zusammenwirkt. Auf der andern Seite treibt der umkehrbare Motor 1' über das Red 2* das Rad 3*, das eine Buchse aufweist, die frei auf der Achse des Rades 3 dreht, auf welcher Buchse der Zeiger 4' montiert ist, der mit der Innern Skala 5 zusammenwirkt. Die Räder 3 und 3' weisen je eine halbkreis-; förmige Ausnehmung auf, in welcher der AnschlägstJ ft 6 läuft. Dieser Anschlag blockiert die Zeiger 4 und 4' in der Stellung 0 der Skala, wenn sie sich rückwärts bewegen. Die Uebersetzungsverhältnisse sind so gewählt, dass die Zeiger 4 und 4* für 100 Schritte ihres jeweiligen Motors 180° durchlaufen. Dies ist ein besondere interessanter Fall. Da dia beiden Anzeigen voneinander unabhängig sind, ausser, dass die beiden Zeiger koaxial sind,

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kann nan gleichzeitig nit Jedea Zeiger eine andere Funktion anzaigon und die Übersetzungsverhältnisse, die Zählerkapazitäten und die Skalaneinteilungen für Jeden der Teile verschieden wählen.

In Fig· 2 Jedoch sind die beiden Systeme symmetrisch und es sind wie in Fig. 1 der Zähler 8, die Steuerschaltung 9, die UND-Tore IU und 11, das NOR-Tor 12, die Vergleichsschaltung 13 und der Flip-Flop FF17 vorhanden für die Einstellung des Zeigers 4, während für die Einstellung des Zeigers 4* der Zähler 8«, die Steuerschaltung 9*, die UNO-Tore 10· und 11·, das NOR-Tor 12·, die Vergleichsschaltung 13* und der D-Flip-Flop FF17* vorhanden sind.

Die Beschreibung dieser beiden Teile kann sich daher auf die Beschreibung der Schaltung nach Fig. 1 abstützen, alt Ausnahae der folgenden Punktet

- Die Schaltung nach Fig· 2 weist nur einen einzigen Generator 7 auf, der dauernd Iapulae an die Tokteingänge 8a und 9a bezw. 8'a und 9·a der Schaltungen β und 9 bezw. 8· und 9* liefert. Die notorsteuerschaltungen 9 und 9· und die Zähler 8 und 8* heben ihre eigenen Vorbereitungseingänge 9x, 9*x, Bx und 8*x, die alt den entsprechenden Ausgängen der Tore 11 und 11* verbunden sind.

- Die Zähler 8 und 8' weisen Je zwei BCD-Oukaden auf und haben eine Zählkapazität von 100. Sie sind Je aus acht Binärstufen aufgebaut und besitzen einen zusätzlichen Ausgang 8y bezw. B'y·

Als Folge davon sind die Vergleichsschaltunyen 13 und 13· 8-Bit-Vergleichsechaltungen und weisen zwei zusätzliche Eingänge 13x und 13y bezw. 13·χ und 13'y auf.

In der Schaltung nach Fig. 2 ist der Multiplikator 14 von Fig. 1 nicht mehr vorhanden, dagegen ist eine Wohl-UNO-ODER-Schaltung 22 vorhanden, die mittels eines Umschalters 24, der entweder alt de« negativen oder positiven Speise-

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pol verbindest, über ihre Eingänge 22y dirskt und 22z(über einen Verstärker 23 invertiert) angesteuurt wird.

In einer der Stellungen des Umschalters wählt die Schaltung 22 die an ihren Eingängen a bis h und a¹ bis h¹ vorhandene Information V und überträft sie an ihre Ausgange q bis χ bezw. q' bis x*.

In der andern Stellung des Umschalters wählt die Schaltung 22 die an ihren Eingängen i bis ρ bezu. i* bis ρ· vorhandene Information T und überträgt sie an ihre Auegänge q bis χ bezu. q¹ bis x*.

Die Ausgänge q bis χ der Auswahlschaltung 22 sind mit den Eingängen k bis y der Vergleichsschaltung 13 verbunden. Der den Zustand dieser Ausgänge entsprechende Uert wird daher durch den Zeiger 4 dargestellt.

Die Ausgänge q¹ bis x¹ der Auswahlschaltung 22 sind mit den Eingängen k bis y der Vergleicheschaltung 13* verbunden. Der dem Zustand dieser Ausgänge entsprechende Uert wird daher durch den Zeiger 4* dargestellt.

In der ersten Stellung des Umschalters wird also die 12-Hit-Information V, die einem Spannungswert entspricht, angezeigt.

Die ersten acht Bits dieser Information werden durch den Zeiger 4 angezeigt und die letzten acht Bits durch den Zeiger 4*. Die vier mittleren Bits werden also durch beide Zeiger angezeigt. Die bedeutsamsten Bits des Westes werden durch den Zeiger 4 angezeigt und die am wenigsten bedeutsamen durch den Zeiger 4*. Der Uebortrag eines Teiles der Information von einem Zeiger auf den andern ermöglicht eine Annäherung an die klassischen Analoganzeigen. In Fig. 2 ist der Wert von V gleich 2,73 Volt. Der Zeiger 4» zeigt 2,7, statt 2,0 ohne Uebertrag, und der Zeiger 4 zeigt 7,3. So wurde durch Hinzufügen eines durch einen getrennten Motor angetriebenen Zeigers die Ablesegenauigkeit un den Faktor 10 erhöht, ohne dass die Geschwindigkeit der Anzeige beeinflusst worden wäre.

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Die Ablitsusgeriauiykeit könnte durch Hinzufügen einos dritten Zuiyers und Nutors noch weiter erhöht werden, usw.

Es ist zu bemerken, dass die in Fig. 2 beschriubene Anzeige mit zwei Zeigern einer dreiziffriqen Digitalanzeige entspricht. Häufig verwenden Messgeräte eine Anzeige mit 3,5 Ziffern mit einer Kapazität von 1999. Um eine vergleichbare Analoganzeina zu erhalten, müsste man eine Skalenteilung von 20 haben. Man kann aber auch, wenn der anzuzeigende Wart über 999 geht, dies mit Hilfe einer LEO anzeigen, fin anderes Mittel besteht darin, den Zeiger 4' schwingen zu lassen, indem man auf die durch diesen Zeiger anzuzeigenden, am wenigsten bedeutsamen Bits einwirkt, und so die Aufmerksamkeit des Benutzers erwecken.

In der zweiten Stellung des Umschalters entspricht die 8-Bit-Infurination T z.B. einem Temperatürwert, der anzuzeigen ist. Die 8 Bits der Information werden sowohl durch den Zeiger 4 als auch durch den Zeiger 4* angezeigt. Die beiden Zeiger liegen daher übereinander und erscheinen wie ein einziger Zeiger· Sie wirken' diesmal mit der inneren Teilung der Skala 5 zusammen. So kann man auch, wenn die Genauigkeit des zweiton Zeigers nicht nötig ist, diesen dem ersten überlagern, was Irrtümer in der Ablesung vermeiden hilft.

Die Einführung von b/ahlmitteln ermöglicht also, nacheinander Funktionen unterschiedlicher Natur anzuzeigen, und dies, falls nötig, mit verschiedenen entsprechenden Skalenteilungen.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform kann einen Nachteil haben· Wenn der anzuzeigende Wert der Spannung z.B. zwischen 6,95 und 7,05 pendelt, wird der Zeiger 4 zwischen 9,5 und 0,5 pendeln, was ziemlich unangenehm ist.

Ein einfaches Mittel zur Umgehung dieses Nachteils besteht in der Verwendung einer Skalenteilung über 360 , was, wie bereits erwähnt, interessante flug-

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lichkeiten ergibt, und sines Anschlagayst&mua, das dem Zoigar 4 unter ga— wissen Bedingungen den Nulldurchgang in beiden Richtungen erlaubt. Fig. 3 zeigt schematised ein solches Anschlagsystem.

Dieser Anschlag ist auf einem Gelenkhebel 24 montiert, uelchur durch eine auf einen geschlitzten Stift 26 montierte Feder 25 angedrückt wird. Der Anschlag arbeitet nit zwei Nockanschelben zusammen. Die erste Scheibe 27 i&t mit dem Rad 3* (Fig. 2) fest verbunden und die zweite, 2U, mit dem Rad 3.

Die For» der Nockenscheibe 27 ibt so ausgelegt, dass, wenn sie sich um 36 dreht, was einer Drehung vom Skalenstrich 0 zum Skalenstrich 1 des Zeigers 4¹ entspricht, der Anschlag nicht wehr in Eingriff ist mit dur Nockenscheibe 2B. Dies bedeutet, dass sich das Rad 3 und der Zeiger 4 frei in beiden Richtungen bewegen können.

Um die Zeiger auf 0 zu stellen, genügt ee, beide Zeiger rückwärts laufen zu lassen. Wenn der Zeiger 4· in die Nähe von 0 kommt, kann der Anschlag in die Ausnehmung 27a eindringen und an der Fläche 27b anschlagen, uas den Zeiger 4' in Stellung 0 blockiert. Der Anschlag ist dabei hinreichend eingedrungen, um mit der Nockenscheibe 28 in Berührung zu kommen, liienn der Zeiger 4 gegen 0 kommt, schlägt der Anschlag an Fläche 26b an und blockiert den Zeiger 4 in der Stellung 0. Es iut zu bemerken, dass das System.richtungsabhängig ist und nur bei RUckwärtslauf der Zeiger funktioniert.

Um die gewünschte Wirkung zu erhalten, d.h. ein direkter Durchgang von 05 auf 95 im Rückwürtslauf statt im Vorwärtslauf, muss man auch auf die Laufrichtungssteuerschaltung einwirken. Fig. 4 zeigt beispielsweise diu Aenderungen, die an Schaltbild von Fig. 2 erfolgen müssen, um diese Funktion zu erhalten, (lan sieht wiederum die Vergleichsschaltung 13 und 13' mit ihren Ungleichheitsausgängen 13h und 13'h und ihren Gleichheiteausgängen

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13J und 13'J, dio FUp-Flopb FF17 und FF17·, ebenso die UND-Tore 10, 11, 10· und 11'. Die Ausgänge 13h und 13'h sind mit einer Uahl-UND-ODER-Schaltung 30 verbunden, welche über ihre Eingänge a und b (invertiert mit ΙΙΙΙΓβ eines Inverters 29) durch den Gleichheiteausgang 13¹J der Vergleichsschaltuncj 13' so angesteuert wird, dass, wenn Ungleichheit vorhanden ist (13¹J auf "0"), der Zustand von Ausgang 13'h für den Ausgang 30c der Schaltung 30 gewählt wird, dass dagegen bei Gleichheit (13'J auf "1") der Zustand von Ausggng 13h für Ausgang 30c gewählt wird. Dieser Ausgang 30c ist mit den Eingang des UNO-Tores 10 verbunden, das die Drehrichtung des Zeigers 4 steuert. Anderseits ist der Glsichheitsausgang 13J (invertiert durch einen Inverter 31) mit den Eingang eines ODER-Tores 32 verbunden, welches auf seinen zweiten Eingang das Gleichhsitssignal von 13·j erhält. 0er Ausgang von Tor 32 ist mit einem Eingang des Tores 11' verbunden, welches das Anhelten des Zeigers 4' steuert«

So bleibt im Falle von Ungleichheit auf 13 der Zeiger 4* blockiert, bis der Zeiger 4 in Stellung 1st und am Ausgang 13j der Vergleichsschaltung 13 wieder Gleichheit erscheint.

Wenn Ungleichheit auf 13' und 13 vorhanden ist, verschiebt sich der Zeiger 4 zuerst, aber sein Drehsinn wird durch den Ausgang 13'h der Vergleichsschaltung 13· bestimmt.

Bei Betrachtung des früheren Beispieles, Uebergang von 7,05 auf 6,95, ergibt sich folgendes!

Die Schaltung 13· vergleicht 70 mit 69, also Ungleichheit, 13»J 1st "0". Die Schaltung 13 vergleicht 05 mit 95, also Ungleichheit, 13j ist "0". 70>69, 13'h ist "0"I 05<95, 13h ist »1".

Da 13¹J "0" ist, wird der Zustand von 13*h, d.h. "0" für den Ausgang von Schaltung 30 ausgewählt. Der Zeiger 4 wird sich daher rückwärts bewegen und direkt von 05 auf 95 laufen, was gewünscht war.

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Fernar wird der Ausgang Q von ΓΠ7¹ durch einen Verstärker 33 inwurtiert, dessen Ausgang mit einem Eingang eineu OOER-Torea 34 verbunden ist. Der andere Eingang von Tor 34 let mit dein Ausgang vun Tor 11 verbunden, während sein Ausgang mit den Vorbureitungsoingängan des Zählers 8 und der Motorsteuerechaltung 9 verbunden ist., neim auf Null stollen geht FH7· auf "0" und der Ausgang von Verstärker 33 auf ¹M". Der Ausgang von Tor 34 ist auf "1" und blockiert den Zeiger 4. Dieser Zeiger bleibt blockiert, bis der Nullstellvorgang für Zeiger 4¹ beendet ist. Der Zeiger 4* i&t nun auf 0 und der Anschlag ist in Stellung für die Nullstellung von Zeiger 4.

Ea ist ersichtlich, dass diese Anzeigevorrichtung wie die Digitalanzeigen für die Anzeige einer sehr grossen Anzahl von Funktionen und Parametern verwendet werden kann, tatsächlich für alle Funktionen und Parameter, welche in eine durch eine Folge von logischen Zustünden darstellbare Infornationsforia ungesetzt werden können. Dies ist der Fall bei praktisch allen physikalischen Grossen wie Kraft, Druck, Längen, Zeiten, Dauern, Gewichte, Volumen, Spannung, Strom, Ulideretand usw.

Weiter kann man die Vorrichtung verwenden zur Anzeige von Symbolen, wobei diese Symbole bestimmte Stellungen der Skala belegen, die durch die Informationen der entsprechenden Werte dargestellt werden können. Es ist auch möglich, diese Art von Anzeige mit andern Anzeigesystemen zu kombinieren.

Zum Beispiel kann man ohne weiteres eine Digitalanzeige in der Vorrichtung einbauen, wobei die Digitalanzeige durch die gleiche Information wie die Analoganzeige gesteuert wird. Dies erlaubt eine rasche Abschätzung des Funktionswertes mittels des Zeigers und eine genaue Ablesung mittels der Digitalanzeige.

Eine andere Möglichkeit besteht im Einbau der vorliegenden Vorrichtung in ein anderes analoges Anzeigesystem mit Zeigern, was relativ leicht ist bei koaxialer Montage der Zeiger, die durch getrennte Räder angetrieben werden (s. Fig. 2).

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bei einem Auto könnte man z.B. die Borduhr mit. einoin dritten Zeiger ausrüsten, urn die durch eine Messschaltung yelit-ferte Information über die Motordrehzahl anzuzeigen.

Die obigen Fälle sind lediglich beispielsweise angeführt, es ist nicht möglich, eile endern anzuführen, da die Anuendungamöglichkeiten der erfindung»- gemäesen Anzeigevorrichtung zahlreich und ulolfach sind.

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Claims

PATENTANSPfiUmiE

1. Analoge Anzeigevorrichtung Tür den Wort mindestens einer Funktion, welche

durch eine Information dargestellt ist, die aus einer Anzahl von logischun Zuständen zusammengesetzt ist, gekennzeichnet durch mindestens einen Schrittmotor (1, 1·)» der mindestens einen Zeiger (4, 4·) auf einer mit einer Einteilung versehenen Skala (5) antreiLt, durch eine Motorsteuerschaltung (9, 9¹), durch einen Zähler (θ, b¹) mit einer Zählkapazität entsprechend der Anzahl Schritte, die notwendig sind, damit dor Zeiger das Ende dor Skala erreichen kann, durch erste Mittel (6, 7, 10, 11, 12, 17; 7·, 10·, 11·, 12», 17') zur Synchronisation des Zählers und des Zeigers in oinar beistimmten Stellung des Zeigers, und durch zweite Mittel ^l 3, 13·), um den Zähler auf einen Stand zu bringen, der dem liiert der anzuzeigenden funktion entspricht, wobei die genannten zweiten Mittel so mit dem Zähler und der Steuerschaltung verbunden sind, dass der Motor eine Anzahl von Motorimpulsen erhält, die direkt proportional ist der Anzahl der durch die ersten Mittel an den Eingang des Zählers gelieferten Impulse, so dass der Zeiger synchron mit dem Zähler bleibt und dass seine Stellung auf der Skala darstellend ist für den Zählstand des Zählers und folglich für den anzuzeigenden Wert.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten zweiten Mittel logische V/ergleichsmittel (13, 13') aufweisen, welche mindestens indirekt auf ihren ersten Eingängen die den Stand des Zählers entsprechende Information erhalten und welche mindestens indirekt auf ihren zweiten Eingängen die dem Uert der anzuzeigenden Funktion entsprechende Information erhalten, wobei die genannten Vergleichsmittel ausgelegt sind für die Abgabe eines Glelcliheitssignales, bei dessen Nichtvorhandensein der Zähler (θ, 0·) von den ersten Mitteln Tbktimpulse erhält bis der Stand des Zählers dem Uert der anzuzeigenden Funktion entspricht, was die Gleichheit

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ORIGINAL INSPECTED

zwischen den an den ersten und zweiten Eingängen der Voryleictisroittöl vorhandenen Information wieder herstellt.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor und der Zahler in ihrer Lauf- bezw. Zählrichtung umkehrbar sind, wobei der Zähler und die Steuerschaltung des Schrittmotors die gleichen Steuersignale für die Zühlrichtung erhalten, so duss der Zeiger mit dem Zähler synchron bleibt.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel zur Synchronisation des Zählers und des Zeigers aus einem Anschlag (6), welcher die Blockierung des Zeigers auf einer bestimmten Stelle der Skala ermöglicht, und aus Mitteln bestehen, welche so auf die Steuerscheltung des Schrittmotors einwirken, dass eine Verschiebung des Zeigers erfolgt, welch· mindestens hinreichend ist, um die genannte bestimmte Stelle auf der Skala zu erreichen.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger sich um mehr als 360 vorschieben kann, uoboi der genannte Ansdilag federnd montiert und so ausgelegt ist, dass er don Zeiger nur in der bestimmten Lage blockiert, wenn sich dieser in einer vorbestimmten Richtung bewegt.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Motoren (1, 1*) aufweist, welche mindestens zwei Zeiger (4, 4¹) auf einer mit einer Teilung versehenen Skala (5) bewegen, weiter zwei Zähler und zwei Vergldichsmittel, wobei die Zähler und die Vergleichemittel so betrieben werden, dass die gleichzeitige Anzeige der Werte von mindestens zwei verschiedenen Funktionen möglich ist.

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7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 mit zwui Flutoren (1, 1')» dadurch gekennzeichnet, dass Aii3uahlmittel (22) die IJahl und Anzeige des gleichen U/ertets einer funktion ermöglichen, wobei dann die beiden Zeiger sich überlagern und wie ein einziger Zeiger aussehen.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnut, dass die Vergleichenittel arithmetische Schaltungen (14) aufweisen, um die Informationen zu multiplizieren, um eine Zeigerstellung zu erhalten, die einer besonderen Einteilung der Skala entspricht.

9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsmittel Mahlmittel (22) aufweisen, um nacheinander den Wert von muhieren funktionen auszuwählen und anzuzeigen.

10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala (5) mehrere Einteilungen aufweist, die verschiedenen Plassstäben der anzuzeigenden Funktion entsprechen·

11. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala verschiedene Einteilungen aufweist, die verschiedenen, anzuzeigenden Funktionen entsprechen.

12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Motoren (1, 1')» dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zeiger (4, 4¹) koaxial sind.

13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Motoren (1, 1')i dadurch. gekennzeichnet, dass die beiden Zeiger die gleiche Funktion anzeigen, wobei der eine der Zeiger den Wert anzeigt, der den bedeutsamsten Bits der den Uert der Funktion entsprechenden Information entspricht, während der andere der Zeiger den Uert anzeigt, der den am wenigsten bedeutsamen Bits dieser Information entspricht.

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14. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Motoren, dadurch gekennzeichnet, dass die bedeutsamsten Bits der durch den zweiten Zeiger angezeigten Information übertragen und ale am wenigsten bedeutsame Bits der durch den ersten Zeiger angezeigten Teilinformation verwendet werden.

15. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gukonnzoichnot, dass sie Rechenmittel aufweist, welche so auf die Zählrichtung des Zählers und auf die Steuerschaltung des Schrittmotors einwirken, dass der Zeiger die einem neuen Wert der anzuzeigenden Funktion entsprechende neue Stellung auf dem kürzesten Weg erreicht.

16. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, cadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger koaxial ist mit den Zeigern eines andern analogen Anzeigesystems.

17. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Digitalanzeige aufweist, welche die gleichzeitige Anzeige des Wertes der anzuzeigenden Funktion in analoger und digitaler Form ermöglicht.

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