DE2951218A1

DE2951218A1 - Verfahren zur steuerung eines bandanzeigers

Info

Publication number: DE2951218A1
Application number: DE19792951218
Authority: DE
Inventors: Antero Haelikkae; Ilkka Karaila
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1980-07-17
Also published as: SE7910454L; NO794253L; NL7909251A; FI61574B; US4337464A; FI61574C; GB2044974A; FI784059A; GB2044974B; DE2951218C2

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE

mi_Be. PeiiiiAuii ' Dipl.-Ing. H.Tiedtke

HUPE I^ ELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling

U> Dipl.-Ing. R. Kinne

Q ζ 1 9 1 ft Dipl.-Ing. R Grupe

L OO IZ IO Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

19. Dezember 1979 DE 0146/case27010/TP/ es

Valmet Oy
Helsinki/Finnland

Verfahren zur Steuerung eines Bandanzeigers

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Deulsche Bniik (München) KIo. 51/61070 Dresdner B«nk (München) Kto 3939 844 Postscheck (München) KIo. β70-43-804

- 5 -Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Darstellung von wenigstens zwei Analogsignalen auf einem Bandanzeiger, bei dem die Anzeigeskala aus mehreren benachbarten Anzeigeelementen gebildet wird, von denen ein vom Analogsignal bestimmter Teil durch eine bestimmte Streichfrequenz gesteuert, bei jeder Streichperiode aufleuchtet.

Weiter bezieht sich die Erfindung auch auf den Wirkungsfluß eines Bandanzeigers zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung eignet sich besonders,aber nicht ausnahmslos,zur visuellen Darstellung zweier voneinander unab hängiger analoger Signale auf der Anzeigeskala einer Gasentladungsröhre des Typs Burroughs SELF-SCAN.

Eine Gasentladungsröhre genannten Typs besteht aus

einem zweiteiligen flachen und langförmigen, z. B. mit Neon gefüllten Hohlraum, dessen einander gegenüberliegende Wände mit Elektroden versehen sind. Die Kathoden der Röhre sind nach verschiedenen Aufgaben in mehrere Teile aufgeteilt: eine RESET-Kathode und drei oder fünf kammförmige, untereinander auf Lücke angeordnete Phasenkathoden. Die den Phasenkathoden zugeordneten Anoden, von denen jede Skala eigene hat, sind durchsichtig, wodurch die Gasentladung durch das vordere Glas der Skala als Lichterscheinung zu sehen ist, wenn Anode und Kathode ausreichender Spannung ausgesetzt werden. Diese Ent ladung kann an der Unterkante der Skala begonnen werden. Dabei wird die Lichterscheinung durch die Anode und den ersten Teil der Kathode der ersten Phase lokalisiert. Der erste Kathodenteil der zweiten Phase ist der nächste in der Reihenfolge. Wenn die Kathode der zweiten Phase Steuerstrom bekommt und der Strom der ersten ausgeschaltet wird, wird die

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Entladung um einen Schritt vorwärts verschoben. Auf einer Skala befinden sich gewöhnlich 201 Schritte dieser Art.

Mit den bekannten WirkungsflUssen von Gasentladungsanzeigeröhren wird gewöhnlich bei Anzeigeröhren mit zwei Skalen die Anzeige eines Analogsignals auf beiden Skalen erreicht. Die Funktion des Wirkungsflusses besteht darin, die Anoden-Kathoden-Paare abwechselnd so unter Spannung zu set zen, daß die Entladung bei Bedarf während der Dauer der Funktionsperiode die ganze Skala durchläuft. Das Fortschreiten der Entladung kann nach Wunsch z. B. durch Abschalten des Anodenstromes unterbrochen werden. Um eine Analoganzeige zu erreichen, werden die Streichungen mit ausreichend großer Frequenz über eine gewählte Menge Verteil-Elemente so wiederholt, daß das Auge die Streichung als Daueranzeige wahrnimmt. Die Anzahl der Verteil-Elemente kann den anzuzeigenden Signalen wie folgt proportional gemacht werden:

Vom Beginn eines bestimmten Zeitpunktes an läßt man die lineare Rampengeneratorspannung steigen und den kathodensteuernden Phasengenerator die Phasenkathoden nacheinander unter Spannung setzen, um die Gasentladung auf der Skala zu befördern. Die Anstiegspannung wird im Komparatorkreis mit der Signalspannung verglichen. Wenn die Anstiegespannung die Signalspannung erreicht, wird die Anzeige der Entladungsröhre ausgeschaltet. Wenn die Vorgänge wiederholt werden, wird eine dem Analogsignal proportionale visuelle Anzeige erzielt.

Die Entladungsanzeige kann nach dem beschriebenen Verfahren entweder auf beiden Anzeigeteilen gleichzeitig oder nacheinander erfolgen, wobei getrennte Anoden und deren Steuerung verwendet werden.

Wenn eine auf Gasentladung beruhende Röhre als Impulsanzeigeelement eines analogen Prozeßreglers verwendet werden

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soll, muß das Problem der Anzeige dreier Signale für den Operateur gelöst werden. Die bekannten Lösungen beruhen gewöhnlich auf der Anzeige zweier Signale, eines Meßwertes und eines Einstellwertes auf zwei Skalen einer Entladungs röhre und auf der Anzeige eines Ausgangssignals auf einem getrennten Anzeige- oder Meldegerät. Bei Regelbetrieb let der Vergleich zweier Größen, Meßwert und Einstellwert von Wichtigkeit. Sind die Anzeigen dieser Größen auf getrennten Skalen, ist deren schneller Vergleich umständlich. Bei dem Versuch mit einer Gasentladungsanzeige die Anzeige zweier Größen auf derselben Skala darzustellen, muß gelöst werden, wie eine ausreichende Differenz zur Identifizierung der Anzeigen erreicht wird, damit diese bei der Wahrnehmung nicht untereinander vertauscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren für eine Bandanzeige zu schaffen, mit dem auf einer Skala eines Anzeigeelementes eine deutlich unterscheidbare Anzeige zweier Analogsignale abgegeben werden kann und mit dem auf einer zweiten Anzeige die Anzeige eines dritten Analogeignais so abgegeben werden kann, daß die Anzeigen sich nicht gegenseitig stören. Zu den erzielten Vorteilen der Erfindung gehört damit eine gute Vergleichbarkeit zweier Signalanzeigen und, daß gleichzeitig die Anzeige eines drit ten Signals anstelle von nur zwei erreicht wird.

Zur Lösung der beschriebenen Aufgabe ist für die Erfindung im wesentlichen charakteristisch, daß an derselben Skala einerseits durch Änderung des Stromes der Anzeigeelemente und andererseits durch Änderung der Streichgeschwin digkeit ein dreistufiger Lichtintensitätswechsel erzielt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden somit zwei Arten der Anzeigeintensitätsumwandlung verwendet. Außer der Stromänderung der Anzeigeelemente wird außerdem die Streich-

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geschwindigkeit verändert. Eine besonders anschauliche Anzeige wird dadurch erreicht, daß die erste Lichtintensitätsetufe einen den ersten Analogsignalwert angebenden Lichtfleck bestimmter Länge und die zweite, mittlere Intensitäts- stufe eine den zweiten Analogsignalwert angebenden, im wesentlichen geschlossene Lichtsäule auf der Skala bildet, wobei die dritte Intensitätsstufe die Anzeigen des ersten und zweiten Signals nach Bedarf voneinander trennt. Von den auf dieselbe Skala kommenden Signalen bekommt das erste also die Form einer geschlossenen Lichtsäule und das zweite die Form eines punktförmigen Lichtfleckes.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders bedeutungsvoll, wenn als Anzeigeelement eine Gasentladungsröhre vorher beschriebenen Typs dient. Dabei reicht nämlich eine der beiden Umwandlungsarten der Anzeigeintensität allein nicht aus, denn zur Wahrnehmung der Anzeigen sind drei sichtbare Lichtstufen erforderlich:

- Intensitätsstufe der geschlossenen Lichtsäule

- Intensitätsstufe des punktförmigen (z. B. drei Anzeigeelemente) Lichtflecks sowie

- die der zur Verschiebung der Entladung nötigen Mindestenergiemenge entsprechende Intensitätsstufe.

Wenn sich der Strom auch elektrotechnisch leicht in viele Stufen aufteilen läßt, gestatten die technischen Grenzen der Entladungsröhre keine so große Dynamik, wie sie die Unterscheidungsfähigkeit des Auges verlangen würde. Bei der Lösung wird die Intensitätsstufendifferenz der geschlossenen Lichtsäule und der Transportenergie durch Strommodulation ausgeführt.

Die Lichtstärke der punktförmigen Anzeige wird noch durch Erhöhung der Helligkeit gegenüber der Stufe der ge-

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schlossenen Lichtsäule durch Vervielfachung der Entladungszeltdauer erhöht, die auf die In Frage kommenden Kathodenteilungs-Elemente entfällt. Diese Alleinanwendung der sog. Zeitmodulation zur Steuerung mehrerer Intensitätsstufen wird einerseits durch die für die Röhre zugelassene Maximalgeschwindigkeit, andererseits durch die Mindeststreichfrequenz begrenzt, wobei das menschliche Auge ein störendes Flimmern auf dem Anzeiger wahrnimmt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden nun Anzeigestufenunterschiede erreicht, die sich in technischem Verhältnis ungefähr wie 1:4:16 zueinander verhalten (siehe Fig. 1a).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung verschiedenster Kreislösungen ausgeführt werden, entweder mit analogen und digitalen Komponenten fest verdrahtet oder unter Verwendung eines programmierbaren Mikroprozessors.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines das Verfahren anwendenden Wirkungsflusses unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, in der

Fig. 1a-b schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigers zeigen,

Fig. 2 teilweise in Form eines Funktions

schemas einen Wirkungsfluß zur Erzielung einer Anzeige nach Fig. 1 zeigt und

Fig. 3a-n die Spannungs- und Stromsignale zwischen den Funktionsfeldern nach

Fig. 2 zeigen.

In Fig. 1a und 1b ist schematisch ein zweiskaliger Bandanzeiger dargestellt, an dessen einer Skala erfindungsgemäß zwei Signale angezeigt werden. Der Wert des einen

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-ΙΟΙ Signals wird durch eine geschlossene Lichtsäule 20 und der des zweiten durch einen helleren Lichtfleck 21 von der Größe mehrerer Teilungs-Eleraente angezeigt. Im Falle der Fig. 1a, bei dem das Lichtflecksignal größer ist als das Säulensignal, werden die Anzeigen durch den Entladungstransportteil 22 voneinander getrennt. Am Skalenteil 23 ist der Anodenetrom des Bandanzeigers ausgeschaltet. Fig. 1b zeigt einen Fall, bei dem das Lichtflecksignal kleiner ist als das Säulensignal. 10

Der Wirkungsfluß nach Fig. 2 enthält einen Rampengenerator, der am Anfang der Arbeitsperiode einen Reset-Impuls a gibt, der den Zeitgeber-Oszillator 2, den Phasendauerkreis 3, den Kathoden-Steuer- und Phasenwechselkreis 4 der Entladungsröhre und über diesen die Entladungsröhre 5 verriegelt und die Lage des Skalenwahlkippschalters 6 wechselt. Der Rampengenerator gibt mit den Komparatorkreisen 7 und 8 eine Spannung gemäß Signal b.

Der Skalenwahlkippschalter sorgt für den aufeinanderfolgenden Wechsel der Anzeige auf beiden Skalen, und er erhält den Wechselimpuls immer vom Reset-Signal. In Fig. 2 ist der Anodenwirkungsfluß der zweiten Skala weggelassen, da er bezüglich der Erfindung unwesentlich ist.

Beim Wachsen der Anstiegsspannung führt der Phasenwechselkreis die Steuerung der Kathoden der Entladungsröhren zyklisch bei einer Frequenz aus, die vom Zeitgeber-Oszillator 2 und vom Frequenzverteiler im Phasendauerkreis 3 bestimmt wird. Die Steuerimpulse der Entladungsröhre sind in Fig. 3 als Signale η, ο und ρ dargestellt.

So lange, wie das Spannungssignal M im Komparator 8 kleiner als das Anstiegssignal b ist, herrscht im Ausgang des Pfortenkreises (or) 9 1-Zustand und der Transistor 10

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erhält eine konstante Spannungssteuerung. Der Anodenstrom 1 erhält ebenfalls einen konstanten Wert, da der Schalttransistor 11 geöffnet ist, was durch den Zustand seines Steuersignals hervorgerufen wird. Wenn die Anstiegsspannung die Signalspannung S übersteigt, wechselt der Zustand des Signals c. Dabei wechselt die Pforte 9 in die O-Lage, wenn nicht gleichzeitig eine Zeitperiode "verlängerter Phasen" abläuft, wobei sich das Signal g im 1-Zustand befinden würde.

In dem in Fig. 3 dargestellten Fall folgt eine sog. Entladungstransportphase, bei der der Transistor 10 eine irapulsmaßige Steuerung d vom Phasendauerkreis 3 erhält. Kondensatorkreis 12 und Widerstand 13, die an den Kondensatorf uß geschaltet sind, bestimmen, in welcher Größe die Aufladung für jedes Kathoden-Teilungselement zur Anode transportiert wird. Mit der Größe der Aufladung wird einerseits eine ausreichende Ionisierungsaufladung in der Röhre garantiert, und andererseits wird damit ein möglichst unsichtbares Glänzen angestrebt, was durch kurzzeitiges Ausschalten de·

Stromes erreicht wird.

Bei weiterem Wachsen der Anstiegsspannung wird schließlich das Niveau der Signalspannung S erreicht. Der Komparator 7 wechselt seinen Ausgangszustand f ins Negative. Der im Anzahlbestimmungskreis 14 der verlängerten Phasen befindliche Zähler, an dem im voraus die Anzahl der "verlängerten Phasen" eingestellt worden ist, nimmt vom Phasenkreis 3 die Impulse d entgegen und gibt diesem gleichzeitig den Impuls g zur Verlängerung der Phasenzeitdauer. Als Folge davon ver längern sich die Zeitdauern der Steuerimpulse der Entladungs röhre und es wird eine hellere Anzeige als früher erreicht, wenn außerdem mit Hilfe der Pforte 9 der Anodenstrom auf die Intensitätsstufe der Säulenanzeige anwächst. Bezüglich des Phasenverlängerungssignals g, des.Phasenwechselimpulses d und der Impulse d wird, durch das in der verzögerten Phase be-

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findliche Signal h gesteuert, mit dem Signal i des Ausschaltungskreises 15 des Rampengenerators das Wachsen des Ausgangssignals b des Rampengenerators 1 verzögert. Befindet sich das Signal im 0-Zustand, hört der Anstieg der Spannung b auf.

Nachdem die Zahl der verlängerten Phasen erreicht ist, wechselt der Zustand der Signale j und g auf Null. Mit Hilfe des Pfortenkreises (and) 1b erlischt der Anodenstromkreis der Entladungsröhre und die Leuchtentladung erlischt ebenfalls. Die Anstiegsspannung setzt ihren Anstieg bis zu ihrem vollen Anzeigewert fort, worauf der Reset-Impuls folgt. Die nächste Anzeigeperiode wechselt dank Kippschalter 6 auf die andere Skala über. Im Prinzip wiederholt sich die im vorstehenden beschriebene Vorgangsserie unendlich viel.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Darstellung zweier Analogeignale auf einem Bandanzeiger, bei dem die Anzeigeskala aus meh reren benachbarten Anzeigeelementen gebildet wird, von de nen ein vom Analogsignal bestimmter Teil durch eine bestimmte Streichfrequenz gesteuert, bei jeder Streichperiode aufleuchtet, dadurch gekennzeichnet, daß an derselben Skala einerseits durch Änderung des Stromes der Anzeigeelemente und andererseits durch Änderung der Streichgeschwindigkeit ein dreistufiger Lichtintensitätswechsel erzielt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lichtintensitätsstufe einen den ersten Analog signalwert angebenden Lichtfleck bestimmter Länge und die zweite, mittlere Intensitätsstufe eine den zweiten Analogsignalwert angebenden, im wesentlichen geschlossene Lichtsäule auf der Skala bildet, wobei die dritte Intensitätsstufe die Anzeigen des ersten und zweiten Signals nach Bedarf voneinander trennt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Intensitätsstufe im Vergleich zur zweiten Intensitätsstufe durch Minderung der Streichgeschwindigkeit er- reicht wird und die dritte Intensitätsstufe bezogen auf die zweite Intensitätsstufe durch Verkleinerung des Stromes der Anzeigeelemente entsteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine phasengesteuerte Gasentladungsanzeigenröhre als Anzeigeelement dient.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Intensitätsstufe durch Verlängerung der

Phasenzeitdauer der Kathodensteuerung der Gasentladungsröhre

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erreicht wird und die dritte Intensitätsstufe dadurch entsteht, daß der Anodenstrom der Röhre auf ein Niveau begrenzt wird, das der zur Verschiebung der Entladung nötigen Mindestenergiemenge entspricht.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung von drei oder vier Analogwerten ein Anzeigeelement mit zwei Skalen verwendet wird.
7. Wirkungsfluß eines Bandanzeigers zur Ausführung des Verfahrene nach Anspruch 2, in dem die anzuzeigenden Analogsignale zusammen mit dem Signal eines Rampengenerators in Koraparatoren gespeist werden, welche die Erregung zur Entstehung der Anzeige der darzustellenden Signale geben, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Komparator, der das erste Analogsignal (S) mit dem Rampensignal (b) vergleicht, an ein die Streichgeschwindigkeitsverzögerung bestimmendes Element (14) geschaltet ist, welches ein Element (3), das die Streioiigeschwindigkeit bestimmt und Elemente (15) steuert, die das Wach- sen des Rampensignals verlangsamen, und daß der zweite Komparator (8), der das zweite Analogsignal (M) mit dem Rampensignal (b) vergleicht, an Elemente (10 - 13) geschaltet ist, die den Strom der Anzeigeelemente begrenzen.
8. Wirkungsfluß nach Anspruch 7, bei dem eine phasengesteuerte Gasentladungsröhre als gesteuertes Anzeigeelement dient, wobei die Streichung der Anzeigeelemente durch zyklische und wechselphasige Steuerung der Phasenkathoden der Anzeigeröhre erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2,3),die die Kathodensteuerfrequenz bestimmen, aus einem mit Zeitgeber-Oszillator gesteuerten Frequenzteiler gebildet werden, dessen Phasenimpulse (d) an einen Kathodensteuer- und Phasenwechselkreis (4) geschaltet sind, und daß das Element (14), das die Länge der Phasensteuerungsverzögerung bestimmt, einen durch die Phasenimpulse (d) gesteuerten Zähler enthält, an dem bereits

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die Zahl der zu verzögernden Phasen im voraus eingestellt ist.
9. Wirkungsfluß nach Anspruch 8, dadurch gekenn- . zeichnet, daß als Element für die Begrenzung des Anzeigeelementenstromes ein durch Phaaenimpulse gesteuerter Schaltertransistor (10) dient.
10. Wirkungsfluß nach Anspruch 7 bis 9 zur Steuerung eines Anzeigeelementes mit zwei Anzeigeskalen, durch einen Skalenwahlkippschalter (6) gekennzeichnet, dessen Lage durch den Rückgangsimpuls (a) am Anfang der Funktionsperiode des Rampengenerators (1) wechselt.

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