DE19728294A1 - Elektrisches, analog arbeitendes Anzeigeinstrument mit Zeigerrückstellung - Google Patents
Elektrisches, analog arbeitendes Anzeigeinstrument mit ZeigerrückstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches, analog arbeitendes Anzeigeinstrument, mit
mindestens einem Meßwertanzeiger, mit einer Anzeigeskala, mit einer Meßwertauf
nahme- und -verarbeitungsschaltung zur Aufnahme und Weiterverarbeitung von
Meßwerten, mit einem an die Meßwertaufnahme- und -verarbeitungsschaltung ange
schlossenen Schrittmotor zur Positionierung des Meßwertanzeigers in einer dem
Meßwert entsprechenden Position an der Anzeigeskala und mit einem elektrischen
Energiespeicher, wobei der Meßwertanzeiger bei Ausfall einer externen Betriebs
spannung mittels der in dem Energiespeicher gespeicherten Energie auf eine vorbe
stimmte Rückstellposition zurückgestellt wird.
Anzeigeinstrumente der zuvor beschriebenen Art sind grundsätzlich bekannt und
werden überall dort eingesetzt, wo physikalische Größen oder Änderungen von
physikalischen Größen durch die Position eines Meßwertzeigers auf einer Anzeige
skala dargestellt werden sollen. Beispielsweise werden derartige Anzeigeinstrumente
bei Kraftfahrzeugen als Tachometer oder in Industrieanlagen zur Anzeige eines Flüs
sigkeitsstandes oder eines Druckes verwandt. Wurden früher zum Antrieb des Meß
wertzeigers überwiegend elektromagnetische Spulensysteme verwendet, so werden
mittlerweile zunehmend genauere und robustere Systeme mit einem Schrittmotor ein
gesetzt. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE 43 10 060 C2 bekannt.
Bei diesem bekannten Anzeigeinstrument, von dem die Erfindung ausgeht, wird der
Meßwertanzeiger bei Ausfall einer externen Betriebsspannung mittels der in dem
Energiespeicher gespeicherten Energie auf eine vorbestimmte Rückstellposition zu
rückgestellt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß der Energiespeicher relativ groß bemes
sen sein muß, um den Meßwertanzeiger auch aus der Maximalposition zurück in eine
Referenzposition führen zu können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs beschriebenen
elektrischen Anzeigeinstrument den Energieverbrauch beim Rückstellen des Meß
wertanzeigers zu verringern und die Arbeitsweise des Anzeigeinstruments zu verbes
sern.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Meßwertanzeiger unabhängig von seiner Position immer auf dem kürzesten Weg auf
die vorbestimmte Rückstellposition zurückgestellt wird. Durch diese Maßnahme kann
die benötigte Speicherkapazität des Energiespeichers auf die Hälfte reduziert werden,
da der Meßwertanzeiger in Abhängigkeit von seiner Position bei Ausfall der externen
Betriebsspannung entweder im Uhrzeigerrichtung oder in entgegengesetzter Rich
tung - und somit auf kürzestem Weg - auf die vorbestimmte Rückstellposition zu
rückgestellt wird.
Vorteilhafterweise ist nur ein Teil der Anzeigeskala als Skalenbereich - mit einem
Skalenanfangswert und einem Skalenendwert - ausgeführt. Die vorbestimmte Rück
stellposition für den Meßwertanzeiger bei Ausfall der externen Betriebsspannung
liegt dann vorzugsweise außerhalb des Skalenbereichs. Dadurch ist sichergestellt, daß
es nicht zu einer Fehlinterpretation über den Wert des Meßwertanzeigers bei Ausfall
der externen Betriebsspannung kommen kann. Der Benutzer kann somit die Rück
stellposition nicht mit einem Wert aus dem Skalenbereich verwechseln.
Nach einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Anzeigeinstruments
wird der Bereich der Anzeigeskala, der nicht zum Skalenbereich gehört, durch eine
Abdeckung verdeckt. Dann befindet sich die Rückstellposition des Meßwertanzei
gers unterhalb der Abdeckung, und zwar vorteilhafterweise in der Nähe des Randbe
reichs der Abdeckung.
Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße An
zeigeinstrument weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patent
anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung be
vorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung
zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anzeigeinstru
ments im normalen Betrieb,
Fig. 2 das Anzeigeinstrument aus Fig. 1 bei Ausfall der externen Betriebsspan
nung und bei Initialisierung des Anzeigeinstruments,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anzeigeinstru
ments im normalen Betrieb und
Fig. 4 das Anzeigeinstrument aus Fig. 3 bei Ausfall der externen Betriebsspan
nung.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung eines Anzeigeinstruments 1 mit einem Meßwertanzeiger
2 und einer Anzeigeskala 3, durch die eine Meßwertaufnahme- und -verarbeitungs
schaltung, ein Energiespeicher und ein Schrittmotor, welche sich alle in einem Gehäu
se 4 befinden, abgedeckt sind. In Fig. 2 bzw. in Fig. 4 ist jeweils ein Anzeigeinstru
ment 1 bei Ausfall der externen Betriebsspannung dargestellt. Dann befindet sich der
Meßwertanzeiger 2 in einer Rückstellposition 5, die sich außerhalb des Skalenbe
reichs 6 befindet, der durch einen Skalenanfangswert 7 und einen Skalenendwert 8
begrenzt ist.
Ein Teil der Anzeigeskala 3 des Anzeigeinstruments 1 ist durch eine Abdeckung 9
abgedeckt, wobei die Randbereiche 10 der Abdeckung 9 außerhalb des Skalenbe
reichs 6 liegen. Bei den erfindungsgemäßen Anzeigeinstrumenten 1 gemäß den Fig. 1
bis 4 hat die Abdeckung 9 die Form eines Kreissegments und deckt den - bei übli
chen 270°-Anzeigeinstrumenten nicht verwendeten - unteren Bereich ab. Selbstver
ständlich kann die Abdeckung 9 auch eine andere Form haben, insbesondere kann
bei einer kreissegmentförmigen Abdeckung 9 die Abdeckung 9 einen Winkel größer
oder kleiner als 90° aufweisen.
In Fig. 2 ist das Anzeigeinstrument 1 aus Fig. 1 bei Ausfall der externen Betriebs
spannung dargestellt. Fällt die externe Betriebsspannung aus bzw. unterschreitet sie
einen unteren Grenzwert, so wird der Meßwertanzeiger 2 aus seiner aktuellen Posi
tion innerhalb des Skalenbereichs 6 in die vorbestimmte Rückstellposition 5 ge
bracht. Die Rückstellposition 5 befindet sich unterhalb der Abdeckung 9 und somit
außerhalb des Skalenbereichs 6, so daß ein Ablesen eines falschen Wertes des An
zeigeinstruments 1 bei Ausfall der externen Betriebsspannung nicht möglich ist.
Würde der Meßwertanzeiger 2 bei Ausfall der externen Betriebsspannung nicht unter
der Abdeckung 9 verschwinden bzw. aus dem Skalenbereich 6 herausgeführt wer
den, so könnte ein Benutzer einen Wert ablesen, der dem tatsächlichen Wert nicht
entspricht. Wenn das Anzeigeinstrument 1 beispielsweise Teil eines sicherheitsrele
vanten Ventils wäre, könnte ein Benutzer, wenn der Meßwertanzeiger 2 bei Ausfall
der externen Betriebsspannung nur auf den Skalenanfangswert 7 zurückgeführt
würde, das Ventil versehentlich öffnen, was ein großes Sicherheitsrisiko darstellen
würde.
Die Rückstellposition 5 befindet sich in der Nähe des Randbereichs 10 der Ab
deckung 9, und zwar auf der Seite der Abdeckung 9, die dem Skalenanfangswert 7
benachbart ist. In der Nähe des Randbereichs 10 der Abdeckung 9, der dem Skalen
endwert 8 benachbart ist, befindet sich eine zweite Rückstellposition 5'. Je nach dem,
wo sich der Meßwertzeiger 2 zum Zeitpunkt des Ausfalls der externen Betriebsspan
nung innerhalb des Skalenbereichs 6 befindet, wird er zur Rückstellposition 5 oder
zur Rückstellposition 5' geführt. Dadurch wird erreicht, daß der Meßwertanzeiger 2
unabhängig von seiner Position immer auf dem kürzesten Weg auf die vorbestimmte
Rückstellposition 5 bzw. 5' zurückgestellt wird. Die Abdeckung 9 befindet sich
symmetrisch zwischen dem Skalenanfangswert 7 und dem Skalenendwert 8. Unter
halb der Abdeckung 9 befindet sich neben den Rückstellpositionen 5 und 5' noch
ein Anschlag 11, welcher in etwa gleich weit vom Skalenanfangswert 7 bzw. vom
Skalenendwert 8 entfernt ist. Der Anschlag 11 hat die Funktion einer Referenzposi
tion und kann zur Kontrolle der Meßgenauigkeit in bestimmten Abständen automa
tisch angefahren werden. Anstelle des Anschlags 11 kann auch ein beliebiger Sensor,
vorzugsweise ein optischer Sensor, zur Überwachung der Referenzposition benutzt
werden.
Zu Beginn der Messungen bzw. bei einem Neustart, beispielsweise nach Ausfall der
externen Betriebsspannung, wird der Meßwertanzeiger 2 aus der Rückstellposition 5
bzw. 5' in die Referenzposition gefahren. Die Referenzposition wird also nicht bei
Spannungsausfall erreicht, sondern erst beim Neustart. Kurz bevor der Meßwertan
zeiger 2 gegen den Anschlag 11 fährt, wird eine hohe Ansteuerfrequenz für den
Schrittmotor gewählt, weil sich dann das Drehmoment verringert und somit kein me
chanischer Schaden am Meßwertanzeiger 2 beim Anschlagen entsteht. Wird nach
dem Neustart ein neuer Meßwert gemessen, so fährt der Meßwertanzeiger 2 eine dem
Meßwert entsprechende Position im Skalenbereich 6 mit einer Winkelgeschwindig
keit an, die zeit- und wegabhängig ist. Das heißt in Abhängigkeit vom zurückzule
genden Weg bewegt sich der Zeiger zunächst langsam und dann immer schneller bis
zur Maximalgeschwindigkeit. Dadurch wird eine quasi kontinuierliche Bewegung
des Meßwertanzeigers 2 erreicht, so daß die tatsächlich schrittweise Bewegung nicht
sichtbar ist.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführung eines Anzeigeinstruments 1 dargestellt, bei
der das Anzeigeinstrument 1 neben dem Meßwertanzeiger 2 noch einen zweiten
Meßwertanzeiger 12 und einen Grenzwertanzeiger 13 aufweist. So können bei
spielsweise Geschwindigkeit und Temperatur einer Flüssigkeit oder momentaner
Druck und mittlerer Druck gleichzeitig angezeigt werden. Mit dem Grenzwertanzei
ger 13 kann ein oberer oder unterer Grenzwert angezeigt werden, so daß durch einen
Beobachter dann besonders schnell erkannt werden kann, daß sich der Meßwertan
zeiger 2 einem solchen kritischen Wert nähert. Selbstverständlich kann das Anzeige
instrument 1 auch zwei Grenzwertanzeiger 13 aufweisen, so daß sowohl ein oberer
als auch ein unterer Grenzwert dauerhaft angezeigt werden kann. Anstelle des
Grenzwertanzeigers 13 oder zusätzlich zu diesem können Leuchtdioden 14, 15 Be
standteil des Anzeigeinstruments 1 sein, die anzeigen, ob sich der Meßwertanzeiger 2
innerhalb vorgegebener Grenzen befindet.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Anzeigeinstrument 1, das dem Anzeigeinstrument 1
aus Fig. 3 bei Ausfall der externen Betriebsspannung entspricht, befinden sich
sowohl der Meßwertanzeiger 2 als auch der Meßwertanzeiger 12 in der Rückstellpo
sition 5. Hätte beispielsweise der Meßwertanzeiger 2 zum Zeitpunkt des Spannungs
ausfalles einen Wert größer als 50 angezeigt, so wäre er in die Rückstellposition 5'
zurückgeführt worden.
Claims (12)
1. Elektrisches, analog arbeitendes Anzeigeinstrument, mit mindestens einem Meß
wertanzeiger, mit einer Anzeigeskala, mit einer Meßwertaufnahme- und -verarbei
tungsschaltung zur Aufnahme und Verarbeitung von Meßwerten, mit einem an die
Meßwertaufnahme- und -verarbeitungsschaltung angeschlossenen Schrittmotor zur
Positionierung des Meßwertanzeigers in einer dem Meßwert entsprechenden Position
an der Anzeigeskala und mit einem elektrischen Energiespeicher, wobei der Meß
wertanzeiger bei Ausfall einer externen Betriebsspannung mittels der in dem Energie
speicher gespeicherten Energie auf eine vorbestimmte Rückstellposition zurückge
stellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertanzeiger (2) unabhängig von
seiner Position immer auf dem kürzesten Weg auf die vorbestimmte Rückstellposition
(5) zurückgestellt wird.
2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der
Anzeigeskala (3) als Skalenbereich (6) - mit einem Skalenanfangswert (7) und einem
Skalenendwert (8) - ausgeführt ist.
3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe
stimmte Rückstellposition (5) außerhalb des Skalenbereichs (6) liegt.
4. Anzeigeinstrument nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil
der Anzeigeskala (3) durch eine Abdeckung (9) verdeckt ist.
5. Anzeigeinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Randberei
che (10) der Abdeckung (9) außerhalb des Skalenbereichs (6) liegen.
6. Anzeigeinstrument nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Rückstellposition (5) unter der Abdeckung (9) befindet und nicht mit einer, nach
einer Initialisierung angefahrenen Referenzposition identisch ist.
7. Anzeigeinstrument nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Meßwertanzeiger (2) erst bei der durch einem Neustart ausgelösten Initialisierung ge
gen einen Anschlag (11), der die Funktion der Referenzposition hat, gefahren wird.
8. Anzeigeinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß kurz bevor der
Meßwertanzeiger (2) gegen den Anschlag (11) fährt, eine hohe Ansteuerfrequenz für
den Schrittmotor gewählt wird.
9. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßwertanzeiger (2) zur Kontrollfunktion in bestimmten Abständen in die
Referenzposition gefahren wird.
10. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Winkelgeschwindigkeit des Meßwertanzeigers (2) zeit- und wegabhängig ist.
11. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Rückstellvorgang des Meßwertanzeigers (2) eine besondere, einen geringen
Energieverbrauch ermöglichende Winkelgeschwindigkeit verwendet wird.
12. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß neben dem Meßwertanzeiger (2) noch mindestens ein Grenzwertanzeiger (13)
vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997128294 DE19728294B4 (de) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | Elektrisches, analog arbeitendes Anzeigeinstrument mit Zeigerrückstellung |
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Publications (2)
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