DE3412297A1

DE3412297A1 - Verfahren und vorrichtung zum anzeigen der in zeitlich aufeinanderfolgenden abstaenden auftretenden zahlenwerte einer veraenderlichen groesse

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Publication number: DE3412297A1
Application number: DE19843412297
Authority: DE
Inventors: Norbert 6072 Dreieich Acker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-10-10
Also published as: US4685073A

Description

-10-NORBERT ACKER, 6072 Dreieich

Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen der in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen auftretenden Zahlenwerte einer veränderlichen Größe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Anzeigen der in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen auftretenden Zahlenwerte einer veränderlichen Größe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 15.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind prinzipiell aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 33 070 bekannt. In dieser Druckschrift ist eine Einrichtung zum optischen Anzeigen der Abweichung eines gemessenen Istwerts von einem vorgegebenen Sollwert beschrieben. Die Abweichung stellt den Differenzwert zwischen dem sich ändernden gemessenen Istwert und dem vorbestimmten Sollwert dar, der als Bezugs- oder Grundwert aufgefaßt werden kann. Die Anzeige der Abweichung erfolgt analog oder quasianalog mit Hilfe eines durchscheinenden Skalenträgers, auf dessen Rückseite mehrere nebeneinander angeordnete Leuchtzonen vorgesehen sind.

In Abhängigkeit von der Richtung und dem Betrag der Abweichung wird eine mehr oder weniger große Anzahl der nebeneinanderliegenden Leuchtzonen in bezug auf eine am Skalenträger vorgesehene Markierung zum Aufleuchten gebracht, die den vorbestimmten Sollwert darstellt. Die bekannte optische Anzeigeeinrichtung ist lediglich in der Lage Abweichungen anzuzeigen, die in bezug auf einen fest vorgegebenen Sollwert auftreten. Darüber hinaus können nur mehr oder weniger kleine Abweichungen gegenüber diesem fest vorgegebenen Sollwert mit hinreichend hoher Genauigkeit angezeigt werden, da sonst der Bereichsumfang der Analoganzeigeeinrichtung überschritten wird. Läßt man andererseits auf einem un-

*) f. "990 -11-

verändert großen Skalenträger die Anzeige größerer Abweichungen zu, wird das Auflösungsvermögen der Analoganzeigeeinrichtung vermindert. Das Anwendungsgebiet dieser bekannten optischen Anzeigeeinrichtung ist daher beschränkt.

Andererseits besteht ein Bedürfnis nach der Anzeige von Meßwerten, die über einen beliebig großen Bereich schwanken oder laufen können und die darüber hinaus im Hinblick auf die zunehmend eingesetzte Digitaltechnik - gegebenenfalls auch nach Digitalisierung über einen Analog/Digital-Wandler - als eine Zahlenfolge mit möglichen inkrementalen oder auch mehr oder weniger sprunghaften Änderungen anstehen. Zur Anzeige von Zahlenwerten sind zum einen Analog- oder Quasianaloganzeigegeräte und zum anderen Ziffernanzeigegeräte bekannt. Der Einfachheit halber wird in dieser Schrift lediglich der Begriff Analoganzeige verwendet, obgleich darunter auch die Quasianaloganzeige fallen soll.

Die allgemein bekannten Analoganzeigegeräte zeigen zwar die Dynamik einer Meßwertfolge an, jedoch wegen ihrer Trägheit nur bedingt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Geräte mit Zeiger- oder Balkenanzeige ist ihre Meßunsicherheit und/oder begrenzte optische Auflösung.

Ziffernanzeigegeräte haben zwar eine punktgenaue Meßauflösung, kommen jedoch schon bei kleinsten Zahlenänderungen ins Flattern, so daß sich weder die Meßwerte genau ablesen noch die Dynamik der Änderungen erkennen lassen.

Es gibt auch bereits Geräte, die eine kombinierte Anzeige mit Hilfe einer Analog- und Digitalanzeigeeinrichtung vorsehen, von denen jede einzelne den gesamten

Meßwert anzeigt. Mit solchen kombinierten Analog- und Digitalanzeigegeräten lassen sich aber nicht die Nachteile jedes einzelnen Anzeigesystems vermeiden.

Weiterhin sind Anzeigegeräte bekannt, bei denen der letzten Stelle oder den letzten Stellen einer Ziffernanzeige eine Analoganzeige zugeordnet ist oder durch eine solche ersetzt ist, um mit Hilfe der zusätzlichen Analoganzeige eine höhere Auflösung zu erhalten. Hi erbei tritt aber der Nachteil auf, daß Schwankungen, die vom analogen auf den digitalen Anzeigeteil und umgekehrt übergreifen, verwirrend zu interpretieren sind, so daß Augenblickswerte kaum ablesbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß über den gesamten Bereich, den die Zahlenwerte der veränderlichen Größe annehmen können, die Zahlenwertanzeige eine höchstmögliche Auflösung hat und auch Augenblickswerte genau abgelesen werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. 15 gelöst. Diese Lösung besteht im Prinzip darin, daß aus der anzuzeigenden Zahlenfolge der veränderlichen Größe selbsttätig vorausschauend jeweils der relevante dynamische Teil als Differenzwert herausgelöst und der Analoganzeigeeinrichtung zugeführt wird. Der jeweils verbliebene statische Teil bildet den Grundwert, der sich durch eine optimal niedrige Änderungsrate auszeichnet und vorzugsweise in einer Ziffemanzeigeeinrichtung angezeigt wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine leicht überschaubare und genaue Anzeige von Zahlen in analogdigitaler Form zu schaffen.

Venn der in der .Analoganzeigeeinrichtung darzustellende Differenzwert den Bereichsumfang der Analoganzeige überschreitet, sind bei einer Weiterbildung der Erfindung für die Neubildung des Grundwerts vorzugsweise ein oder mehrere verschiedene Algorithmen festgelegt. Eine nach der Erfindung vorgesehene Möglichkeit besteht beispielsweise darin, den neuen Grundwert aus dem gerade anstehenden Zahlenwert minus des halben Analoganzeige-Bereichswertes zu bilden. Die erste Anzeige des Differenzwerts mit diesem neuen Grundwert erfolgt dann in der Mitte des Analoganzeigebereiches, so daß bei weiteren Zahlenwertänderungen eine Anzeige in beiden Änderungsrichtungen oder Trendrichtungen erfolgen kann.

Zur Bestimmung eines neuen Grundwerts kann auch nach der Erfindung aus jeweils mehreren festgelegten Algorithmen nach Maßgabe vorangegangener Trenderkennung derjenige Algorithmus angewendet werden, die die Anzeige des ersten Differenzwerts in Verbindung mit dem neuen Grundwert auf dem zur Verfügung stehenden Analoganzeigebereich optimal entsprechend des relevanten Trends plaziert. So ist nach der Erfindung in Betracht gezogen, bei einem Aufwärts- oder Abwärtstrend die erste Anzeige des Differenzwerts von dem einen oder anderen Ende des Analoganzeigebereiches aus vorzunehmen, wohingegen bei einem Wechseltrend die Mitte des Analoganzeigebereiches als erste Anzeige für den Differenzwert bevorzugt wird.

Die Bestimmung eines neuen Grundwerts und die damit verbundene Plazierung des mit dem neuen Grundwert gebildeten Differenzwerts auf dem Analoganzeigebereich kann zusätzlich zum Trend bzw. der Richtung der Zahlenwertänderungen auch von der Dynamik oder Geschwindigkeit der Zahlenwertänderungen abhängig gemacht werden. Die Dynamikerkennung kann auch dazu diesen, die Bildung

34 ^ 2237

des Differenzwerts und damit die Aufteilung des jeweiligen Zahlenwerts in den Grundwert und in den Differenzwert abzuschalten und den gesamten auftretenden Zahlenwert nur in der Digitalanzeigeeinrichtung anzuzeigen, wenn eine vorgegebene Dynamikschwelle unterschritten wird. Beim Überschreiten dieser Schwelle kann die Differenzwertbildung wieder aufgenommen werden.

Zum besseren summierenden Ablesen der beiden Teilwerte (Grundwert und Differenzwert) kann es nach der Erfindung vorteilhaft sein, bei der jeweiligen Neubestimmung des Grundwerts nur bestimmte Zahlengruppen, z.B. nur solche mit einer Null am Ende, zuzulassen. Anstelle einer Neubestimmung des Grundwerts oder zusätzlieh zur Neubestimmung des Grundwerts kann nach der Erfindung durch Bewertung der erfaßten Dynamik einer Zahlenfolge auch der Bereichsumfang der Analoganzeigeeinrichtung vergrößert oder verkleinert werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen auftretenden Zahlenwerte insbesondere bezüglich der analog darzustellenden Differenzwerte durch Interpolation auf eine größere Anzahl von Anzeigewerten ergänzt, so daß auch sprunghafte Zahlenwertänderungen zeitanalog gleitend angezeigt werden.

Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden der jeweils letzte obere und untere Trendwendepunkt erfaßt und die diesen Wendepunkten entsprechenden Zahlenwerte zusammen mit dem aktuellen Zahlenwert auf der Analoganzeigeeinrichtung angezeigt. Dadurch ist es möglich, auch schnelle und unregelmäßige ZahlenwertSchwankungen punktgenau abzulesen.

Die in Verbindung mit der oben aufgeführten Interpolation und Trendwendewerteanzeige in dieser Schrift

offenbarten Maßnahmen sind nicht auf ein Verfahren und eine Vorrichtung der hier beanspruchten Art beschränkt, sondern allgemein auf Analoganzeigegeräte mit entsprechenden Anzeigemöglichkeiten anwendbar. Für diese Maßnahmen wird unabhängiger Schutz beansprucht.

Die nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung wird vorzugsweise durch eine Recheneinrichtung mit Ablaufsteuerung realisiert. Eine solche Recheneinrichtung ist in der Lage, die anfallenden Zahlenwerte ohne großen schaltungstechnischen Aufwand für die Anzeige aufzubereiten. Vorzugsweise kommt ein mikrocomputergesteuertes Modul zur Anwendung.

Die Erfindung ist besonders zur Früherkennung und Beobachtung von Drifts, Trends und Schwankungen mit gleichzeitigem punktgenauem Ablesen dynamischer Augenblickswerte geeignet. Jede Neubestimmung des Grundwerts wird durch Bewertung dynamischer Merkmale der vorausgegangenen Zahlenwerte optimal vorausschauend so vorgenommen, daß möglichst lange alle dynamischen Vorgänge bevorzugt nur mittels des Differenzwerts analog angezeigt werden. Der vorzugsweise digital angezeigte Grundwert soll so wenig wie möglich geändert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll im folgenden an Hand von Heichnungen beschrieben werden. Es zeigt:

Q / ι η ο ""! -16-

F I G . 1 ein Blockschaltbild eines nach der Erfindung ausgebildeten Anzeigegeräts,

F I G . 2 ein Blockschaltbild eines im Anzeigegerät nach FIG. 1 vorgesehenen Trenddetektors,

F I G . 3 ein Blockschaltbild eines im Anzeigegerät nach FIG. 1 vorgesehenen Interpolators,

F I G . 4 ein Blockschaltbild eines im Anzeigegerät nach FIG. 1 vorgesehenen Dynamikdetektors,

F I G . 5 eine bevorzugte Ausgestaltung des Anzeigefeldes des Anzeigeräts nach FIG. 1 und

F I G . 6 schematisch dargestellte weitere Ausgestaltungen des Anzeigefeldes.

In FIG. 1 ist das Blockschaltbild eines nach der Erfindung ausgebildeten Anzeigegeräts dargestellt. Die von dem Anzeigegerät darzustellenden Zahlenwerte werden in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen einem Zahlenwertspeicher 30 zugeführt. Bei diesen Zahlenwerten kann es sich um von einem nicht dargestellten Analog/Digital-Wandler digitalisierte Meßwerte handeln, die entsprechend der Reihenfolge ihres zeitlichen Auftretens mit M_n, **n-1* ^-2* '·* ^^ΘΖβ;ί-^οηηθΐ sind, wobei mit M_ der gerade anstehende oder aktuelle Meßwert, mit M_n-1 der vorangegangene Meßwert und so weiter gemeint ist. In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall können dem Zahlenwert spei eher 30 beispielsweise pro Sekunde sieben digitalisierte Meßwerte oder Zahlenwerte zugeführt werden.

Der Zahlenwertspeicher 30 kann so ausgelegt sein, daß er beispielsweise den aktuellen und den vorangegangenen Zahlenwert M_n und M_n-1 speichert. Der aktuelle

2ir-2221 -17-

Zahlenwert M_n wird jeweils einem Differenzrechner 40 zugeführt und darin mit einem in einem Grundwert spei eher 10 gespeicherten Grundwert A verrechnet, um zwischen diesen beiden Werten die Differenz zu bilden. Der als Ergebnis auftretende Differenzwert wird einem Komparator 60 zugeführt und darin mit dem Bereichswert der Skala einer Analoganzeigeeinrichtung 80 verglichen. Durch diesen Vergleich wird ermittelt, ob der vom Differenzrechner 40 gelieferte Differenzwert in den Bereichsumfang der Skala der Analoganzeigeeinrichtung 80 fällt. Der Skalenbereichswert wird dem Komparator 60 von einem entsprechenden Speicher 50 zugeführt, in dem der jeweilige Skalenbereichswert gespeichert ist und der bei einer selbsttätig bewirkten Änderung des Skalenbereichsumfangs ebenfalls selbsttätig auf den neuesten Stand gebracht wird. Der Skalenbereichswert kann sich beispielsweise aus dem Anfangs- und Endwert der Skala zusammensetzen.

Ist der vom Differenzrechner 40 errechnete Differenzwert kleiner oder gleich dem Skalenbereichswert der Analoganzeigeeinrichtung 80, gelangt dieser Differenzwert über ein vom Komparator 60 geschlossenes Tor 62 und über einen später noch zu beschreibenden Teiler in einen Differenzwertspeicher 20. Dieser Differenzwertspeicher 20, in dem der jeweils anzuzeigende Differenzwert B gespeichert ist, steuert über einen Interpolator 22 und wahlweise gegebenenfalls noch über einen Prozentrechner 24 die Analoganzeigeeinrichtung 80.

Ist der vom Differenzrechner 40 abgegebene Differenzwert größer als der Skalenbereichswert der Analoganzeigeeinrichtung 80, erzeugt der Komparator 60 ein Steuersignal (DIFF> Skala), das die Berechnung eines neuen Grundwerts A in einem Grundwertrechner 70 veranlaßt.

Der Grundwertrechner 70 berechnet den neuen Grundwert A

wenigstens unter Heranziehung des aktuellen Zahlenwerts M_n derart, daß der mit dem neuen Grundwert A im Differenzrechner 40 ermittelte Differenzwert in den Skalenbereichsumfang der Analoganzeigeeinrichtung 80 fällt. Der vom Grundwertrechner 70 neu errechnete Grundwert gelangt über ein durch das Steuersignal des !Comparators 60 geschlossenes Tor 64 zum Grundwertspeicher und ersetzt dort den bisher zur Differenzbildung herangezogenen Grundwert. Der mit dem neuen Grundwert A errechnete Differenzwert gelangt dann über das Jetzt vom Komparator 60 geschlossene Tor 62 in den Differenzwertspeicher 20, Aus der obigen Erläuterung geht hervor, daß der Komparator 60 in Abhängigkeit des von ihm ermittelten Vergleichsergebnisses jeweils nur das eine oder andere der beiden Tore 62 und 64 schließt.

Die Berechnung eines neuen Grundwerts A erfolgt jeweils nicht nur unter Heranziehung des gerade anstehenden, aktuellen Zahlenwerts, sondern vorzugsweise unter zusätzlicher Verwendung von einem oder mehreren Zahlenwerten, die dem aktuellen Zahlenwert vorangegangen sind. Dementsprechend ist bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Ausgang des Zahlenwertspeichers 30 jeweils getrennt über einen Mittelwertrechner 72, einen Trenddetektor 74, einen Dynamikdetektor 76 und über einen direkten Weg mit dem Eingang des Grundwertrechners 70 verbunden. Die Grundwertberechnung kann somit nach Maßgabe des Mittelwertrechners 72, des Trenddetektors 74 und des Dynamikdetektors 76 geschehen, die in Abhängigkeit von entsprechenden logischen Verknüpfungen allein oder gemeinsam aus einer Anzahl im Grundwertrechner 70 gespeicherter Algorithmen den jeweils passenden Algorithmus für die Berechnung des Grundwerts aktivieren.

Der Mittelwertrechner 72 führt vorzugsweise eine kontinuierliche Mittelwertbildung über eine vorgegebene Anzahl von Meß- oder Zahlenwerten durch. Methoden zur Mittelwertbildung sind an sich bekannt, so daß weitere Einzelheiten entfallen können.

Der Trenddetektor 74 stellt fest, welchen Trend T die dem Zahlenwertspeieher 30 zugeführte Zahlenwertfolge hat. Im einfachsten Fall kann der Trenddetektor 74 einen Vergleich zwischen dem aktuellen und dem vorangegangenen Zahlenwert vornehmen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis für den aktuellen Zahlenwert ein Auftrendsignal (T_n =f ) oder ein Abtrendsignal (T_n =\ ausgeben.

FIG. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Trenddetektor 74. Ein Komparator 75 führt jeweils einen Vergleich zwischen dem aktuellen Zahlenwert M_n und dem voran gegangenen Zahlenwert M_n-1 aus. Diese Zahlenwerte sind vorzugsweise im Zahlenwertspeicher 30 gespeichert, können aber auch im Trenddetektor 74 selbst gespeichert sein. Der Komparator 75 liefert für den aktuellen Zahlenwert M_n in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ein Auf- oder Abtrendsignal, das mit dem in einem Trendspeieher 77 gespeicherten vorangegangenen Trendsignal T-, des vorangegangenen Zahlenwerts M_n-1 zu einem Trendsignal T_n, _n-1 in einer Verknüpfungseinrichtung 79 logisch verknüpft und gespeichert wird. Gleichzeitig wird im Trendspeicher 77 das Trendsignal T_n-1 durch das aktuelle Trendsignal T_n ersetzt. In Abhängigkeit davon, ob das aktuelle Trendsignal T_n und das vorangegangene Trendsignal T_n-1 jeweils entweder einen Auf- oder Abtrend signalisieren, ergibt sich für das Trendsignal T <,

η, η— ι

entweder ein Auftrend/, ein Abtrend\oder einer von zwei verschiedenen Wechseltrends/^ oder\* . Diese Trends und Ihr«» lofdsehpn Vprkniiy»funken sind in den ersten vier

Zeilen der Verknüpfungseinrichtung 79 in FIG. 2 angedeutet. Selbstverständlich kann man auch noch den vorvorletzten Trend T_n_₂ ^zur Bildung eines Trendsignals T * _o heranziehen. Dies ist ab der fünften η, n-i , n-2

Zeile in der Verknüpfungseinrichtung 79 angedeutet. Die ermittelten und gespeicherten Trendsignale stehen dem Grundwertrechner 70 zur Berechnung eines neuen Grundwerts A zur Verfügung.

Mit dem Dynamikdetektor 76 wird die pro Zeiteinheit auftretende Änderungsrate des Betrags aufeinanderfolgend anfallender Zahlenwerte bewertet. Unter der Dynamik D_n für den gerade anstehenden, aktuellen Zahlenwert KL wird somit im einfachsten Fall die auf eine Zeiteinheit bezogene Änderung der Betragsdifferenz zwischen dem aktuellen Zahlenwert M_n und dem vorangegangenen Zahlenwert M_n--I verstanden. Selbstverständlich kann man wie bei dem Trend nicht nur die beiden letzten, sondern auch noch weitere vorangegangene Zahlenwerte berücksichtigen. In Abhängigkeit vom Erreichen vorgegebener Dynamikschwellwerte stellt der Dynamikdetektor 76 dem Grundwertrechner 70 ein oder mehrere Stufen unterschiedlicher Dynamik zur Berechnung des Grundwerts A zur Verfügung.

Bei dem betrachteten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Dynamikdetektor 76 auch herangezogen, um den Skalenbereichsumfang der Analoganzeigeeinrichtung 80 zu vergrößern oder zu verkleinern.

Zu diesem Zweck ist der bereits erwähnte Teiler 42 vorgesehen, der in Abhängigkeit vom Erreichen der vorgegebenen Dynamikstufen wahlweise unterschiedlich große Teilerverhältnisse für den Differenzwert B in Anwendung bringt. Eine größere Dynamik führt zu einem kleineren Teilerverhältnis und einem entsprechend größeren Skalenbereichsumfang.

FIG. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Dynamikdetektors 76. Ein Impulsgeber 11 dekrementiert die Speicher zweier Additions/Subtraktions-Rechner 13 und 15 mit einer vorgegebenen Frequenz so lange, bis sie den Wert Null erreicht haben. Zum Speicher des Rechners 13 wird immer dann ein Festwert ⁿy" addiert, wenn der Komparator 60 mit dem Steuersignal (Diff> Skala) über ein Tor 19 die Übertragung des Festwerts ^wyⁿ zum Rechner 13 zuläßt. Zum Speicher des Rechners 15 wird ständig der über den Teiler 42 ausgegebene Differenzwert addiert.

Die Speicherinhalte der Rechner 13 und 15 schalten mittels eines Grenzwertmelders 17 beim Erreichen vorgegebener Werte entsprechende Grenzwertsignale.

Der Interpolator 22 dient dazu, um die beispielsweise pro Sekunde zugeführten sieben Meß- oder Zahlenwerte auf bis zu etwa 100 Anzeigewerte pro Sekunde zu ergänzen, so daß auch sprunghafte Meß- oder Zahlenwertänderungen von der Analoganzeigeeinrichtung 80 zeitanalog gleitend angezeigt werden. In FIG. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für den Interpolator 22 dargestellt. Ein Differenzrechner 23 bildet jeweils zwischen dem aktuellen und dem vorangegangenen Differenzwert B und B^ die Differenz D_ß und führt diese Differenz einem Divisionsrechner 27 zu. Die Differenzwerte B_n und B_n-1 können im Differenzwertspeicher 20 oder aber auch im Interpolator 22 selbst gespeichert sein. In einem Speicher 25 ist der Zeitwert Z für die jeweilige Meßwert- oder Zahlenwert-Eingabefolge gespeichert. Der Divisionsrechner 27 dividiert den Zeitwert Z durch die Differenz D_ß und setzt mit dem gewonnenen Divisionsergebnis ein von einem Impulsgeber 39 getaktetes Zeitglied 29. Bei dem Zeitglied 29 kann es sich beispielsweise um einen Abwärtszähler handeln, der durch den Impulsgeber 39 dekrementiert wird und stets beim Erreichen des Wertes Null durch das Divisionsergebnis Z/Dg neu gesetzt wird. Die Frequenz des

? /■ 1 ? ^ Q ⁿ

O . : Δ. ζ, ~J I

-22-

Impulsgebers 39 ist so gewählt, daß durch die Interpolation der aktuelle Differenzwert B dann erreicht wird, unmittelbar bevor der nächste Differenzwert B zur gleitenden Anzeige ansteht.

In Abhängigkeit vom Vorzeichen der Differenz D_n inkrementiert oder dekrementiert das Zeitglied über entsprechend geschaltete Verknüpfungsglieder 31, 33 und 35 einen Ausgabespeicher 37. Der Ausgabespeieher 37 steuert die Analoganzeigeeinrichtung 80 zur gleitenden Anzeige des Differenzwerts. Die in FIG. 3 dargestellte Ausbildung des Interpolators 22 stellt sicher, daß die Analoganzeige sprunghaften Zahlenwertänderungen gleitend folgt.

Zwischen den Differenzwertspeicher 20 und den Interpolator 22 kann wahlweise der Prozentrechner 24 geschaltet werden, wenn der Differenzwert B nicht als absolute, sondern als prozentuale Abweichung vom Grundwert A angezeigt werden soll. Zu diesem Zweck wird dem Prozentrechner 24 auch der Grundwert A vom Grundwertspeicher 10 zugeführt. Der Prozentrechner stellt im wesentlichen einen Divisionsrechner dar, der den jeweils entstehenden Differenzwert B durch den jeweils anstehenden Grundwert A dividiert.

Der bereits beschriebene Trenddetektor 74 ist darüber hinaus so ausgebildet, daß er eine obere bzw. untere Trendwende der zugeführten Zahlenwertfolge erkennen kann. In Abhängigkeit von der Entdeckung einer solchen Trendwende wird dann in einem unteren Trendwendewertspeicher 44 und in einem oberen Trendwendewertspeieher 46 der jeweils letzte zugeordnete Differenzwert B gespeichert. Zu diesem Zweck sind der untere und obere Trendwendewert spei eher 44 und 46 mit dem Ausgang des Differenzwertspeichers 20 und dem Ausgang des Trenddetektors 74 verbunden. Der jeweils gespeicherte untere und obere

Trendwendewert können zusammen mit dem aktuellen Differenzwert B in der Analoganzeigeeinrichtung 80 angezeigt werden.

Der im Grundwertspeicher 10 gespeicherte Grundwert A ist über einen Umschalter 92 mit einer Ziffernanzeigevorrichtung 90 verbunden. Der steuerbare Umschalter 92 gestattet es, daß wahlweise der Grundwert A oder der jeweils anstehende Meß- oder Zahlenwert nach Maßgabe des Dynamikdetektors 76 angezeigt werden kann. Das Umschalten der Anzeige auf den jeweiligen Zahlenwert erfolgt beispielsweise beim Erreichen der vom Dynainikdetektor signalisierten Grenzwertmeldung für den niedrigsten Dynamikwert.

In FIG. 5 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Anzeigefelds des nach der Erfindung ausgebildeten Anzeigegeräts dargestellt. Eine mehrstellige Digitalanzeige der Ziffemanzeigeeinrichtung 90 ist von einer U-förmig aufgebauten Analoganzeige 120 der Analoganzeigeeinrichtung 80 umrahmt. Die Anzeigen können beispielsweise in LCD- und/oder LED-Technik ausgebildet sein. Als Anzeigemittel sind alle in der Analog- und Digitaltechnik bekannten Mittel tauglich. So können auch über Bildmustergenerator auf einem Bildschirm erzeugte Darstellungen der Analog- und Digitalanzeige Anwendung finden.

Bei dem in FIG. 5 gezeigten Betriebszustand ist der Nullpunkt 122 der Analogskala auf den digital angezeigten Grundwert A bezogen, so daß der Differenzwert auf einer Plus/Minus-Skala dargestellt wird. Der linke untere Skaleneckpunkt 124 entspricht einem Analoganzeigewert von ^B-10^B und der obere linke Skalenendpunkt 128 entspricht einem Analoganzeigewert von ⁿ-20ⁿ. Gleichermaßen entspricht der rechte untere Skaleneckpunkt 126 einem Analoganzeigewert von "+10ⁿ und der obere rechte Skalenendpunkt 130 einem Analoganzeigewert von "+20".

Den einzelnen Skalenabschnitten der Analogskala sind in an sich bekannter Weise aufeinanderfolgende Leuchtzonen zugeordnet, die vom Ausgabespeicher 3? des Interpolators 22 bzw. dem unteren und oberen Trendwendewertspeicher 44 und 46 angesteuert werden. Bei dem betrachteten Beispiel entspricht eine angesteuerte Leuchtzone 132 dem aktuellen Differenzwert B und angesteuerte Leuchtzonen 134 und 136 entsprechen dem unteren bzw. oberen Trendwendewert. Auf dem Anzeigefeld befindet sich auch eine vorzugsweise mittels Leuchtsignale über den Teiler 42 einschaltbare Skalenbereichswertanzeige 142.

In FIG. 6 sind vier weitere Ausgestaltungen für das Anzeigefeld des beschriebenen Anzeigegeräts schematisch dargestellt. Angezeigt werden soll jeweils der Meß- oder Zahlenwert ^W175ⁿ. Dementsprechend zeigt beim Beispiel (a) die auf die Analogskalenmitte bezogene Digitalanzeige den Wert "180" und die Analoganzeige den Wert ^W-5^B an. Beim Beispiel (b) zeigt die auf den linken Skalenendpunkt bezogene Digitalanzeige den Wert "170" und die Analoganzeige den Wert "4-5" an. Beim Beispiel (c) zeigt die auf den rechten Skalenendpunkt bezogene Digitalanzeige den Wert "190" und die Analoganzeige den Wert "-15" an. Beim Beispiel (d) ist sowohl dem linken als auch dem rechten Skalenendpunkt jeweils eine Digitananzeige mit dem Wert "170" bzw. "190" zugeordnet. Die Analoganzeige gibt den Wert "+5" an. Diese vier Beispiele zeigen, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, den Skalennullpunkt der Analoganzeige an eine beliebige Stelle zu legen.

Die folgende Tabelle ist ein Beispiel einer Rechentabelle zur Berechnung des Grundwerts A durch den Grundwertrechner 70 im Anschluß an das Überschreiten des Ana-

loganzeige-Bereichsumfangs durch den vom Differenzwertrechner 40 ermittelten Differenzwert. Bei dem in der Tabelle dargestellten Beispiel wird angenommen, daß der aktuelle Zahlenwert ^W186^B beträgt, der vom Mittelwertrechner 72 gelieferte Mittelwert gleich "176" ist und die Ausführungsform nach FIG. 6(a) für die Analogskala gewählt wurde.

TABELLE

Dynamik

Trend

Algorithmus

Differenzwert B

Grundwert A

Stufe 2

Zahlenwert +20, Einer abrunden

-20 0 +20

1 ί 1 1 1

200

Stufe 2

Zahlenwert -11, Einer abrunden

•20

I ι

+20

170

Stufe 2

Zahlenwert, Einer abrunden

-20 0 +20

I > I I I

4-

180

Stufe 2

Zahlenwert +9, Einer abrunden

■20 0 +20

I ■ I ι ι

190

Stufe 2

/V

Zahlenwert

-20 0 +20

I > I I I

186

Stufe 1

/V

Mittelwert +5, Einer abrunden

-20 0 +20

l ! l_; 1

180

Stufe 1

Zahlenwert Einer abrunden

-20 0 +20

I 1 1 ! 1

190

Stufe 1

Zahlenwert -1, Einer abrunden

-20 0 +20

I J 1 1 1

180

Beispiel einer Rechentabelle zur Berechnung des Grundwerts A für den Fall folgender Werte: Zahlenwert=186; Mittelwerte76

In der ersten Spalte der Tabelle ist die vom Dynamikdetektor 76 ermittelte Dynamikstufe eingetragen. Die Stufe 2 bedeutet dabei eine größere Dynamik als die Stufe 1. In der Spalte 2 ist der vom Trenddetektor 74 ermittelte Trend eingetragen. Die Spalte 3 gibt den in Abhängigkeit von der Dynamik und dem Trend ausgewählten Algorithmus zur Grundwertberechnung an. Die vierte Spalte zeigt schematisch die Analogskala mit dem durch Punktanzeige dargestellten aktuellen Analoganzeigewert. Die fünfte Spalte gibt den in der Digitalanzeige dargestellten Grundwert A an.

Es wird darauf hingewiesen, daß das oben beschriebene Ausführungsbeispiel nicht als Begrenzung des Erfindungsgedankens anzusehen ist. Vielmehr können vom Fachmann Veränderungen und Abwandlungen leicht durchgeführt werden, ohne den Grundgedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

So dient das Blockschaltbild nach FIG. 1 vor allem zur Erläuterung der nach der Erfindung vorgesehenen Funktionen. Das Gerät selbst kann in unterschiedlichster Weise realisiert werden. So können die einzelnen Rechner von einem einzigen Rechner gebildet sein, und die einzelnen Speicher können durch einen einzigen Speicher mit entsprechender Speicherkapazität ersetzt werden. So kann die nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung durch ein entsprechend programmiertes mikrocomputergesteuertes Modul realisiert werden. Im Blockschaltbild nach FIG. 1 kann beispielsweise anstelle des Interpolators 22 ein unmittelbar hinter dem Meßwertspeicher 30 vorgesehener Interpolator verwendet werden. Gleichermaßen kann anstelle des Teilers kZ ein unmittelbar vor der Analoganzeigeeinrichtung 80 angeordneter Teiler verwendet werden. Weiterhin kann anstelle der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel benutzten Punktanzeige

für den aktuellen Differenzwert B eine Balkenanzeige vorgesehen sein, die beispielsweise von der auf den Grundwert A bezogenen Stelle der Analogskala ausgeht.

Claims

Beichel u. R

ParkSfectB* 13
60C0Fiankiuita.M.l ~ , : ο ?

NORBERT ACKER, 6072 Dreieich

Patentansprüche

/i./' Verfahren zum Anzeigen der in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen auftretenden Zahlenwerte einer veränderlichen Größe, bei dem

a) zwischen dem jeweils auftretenden Zahlenwert und einem gespeicherten Grundwert ein als Analogwert anzuzeigender Differenzwert gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

b) der zwischen dem jeweiligen Zahlenwert und dem gespeicherten Grundwert gebildete Differenzwert mit dem Analoganzeige-Bereichswert verglichen wird,

c) im Falle eines in den Analoganzeige-Bereichsumfang fallenden Differenzwerts die Anzeige dieses Differenzwerts als Analogwert vorgenommen wird,

d) im Falle eines nicht in den Analoganzeige-Bereichsumfang fallenden Differenzwerts ein neuer Grundwert als Funktion des jeweils aktuellen Zahlenwerts (M_n) selbsttätig derart errechnet wird, daß der mit dem neuen Grundwert gebildete Differenzwert in den Analoganzeige-Bereichsumfang fällt,

e) der neue Grundwert anstelle des bisherigen Grundwerts gespeichert wird und

f) der mit dem neuen Grundwert gebildete Differenzwert als Analogwert angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der neue Grundwert als Funktion mindestens eines vor dem aktuellen Zahlenwert (M ) aufgetretenen Zahlenwerts (M___x) errechnet wird.

■ "1 '

ο ·■

-2-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der neue Grundwert als Funktion eines aus mehreren aufgetretenen Zahlenwerten gebildeten Mittelwerts errechnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der neue Grundwert in Abhängigkeit von der Änderungsrichtung (Trend) aufgetretener Zahlenwerte errechnet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der neue Grundwert in Abhängigkeit von der Differenz aufgetretener Zahlenwerte pro Zeiteinheit (Dynamik) errechnet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Analoganzeige-Bereichsumfang in Abhängigkeit von der Differenz aufgetretener Zahlenwerte pro Zeiteinheit (Dynamik) verändert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der neue Grundwert derart errechnet wird, daß der erste mit dem neu errechneten Grundwert gebildete Differenzwert auf einen vorbestimmten Anzeigepunkt des Analoganzeige-Bereichsumfangs oder in den Bereich dieses Anzeigepunktes fällt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Anzeigepunkt in der Mitte des Analoganzeige-Bereichsumfangs zu liegen kommt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die letzte Stelle des neu errechneten Grundwerts auf ^w0ⁿ gerundet wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Grundwert durch Zifferndarstellung angezeigt wird.
10
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert als ein auf den Grundwert bezogener prozentualer Analogwert angezeigt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anstehen eines Jeweils neu anzuzeigenden Differenzwertes durch Interpolation Zwischenwerte gebildet und zur Erzielung einer gleitenden Analogwertänderung angezeigt werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anstehen eines Jeweils neu anzuzeigenden Differenzwertes der zuletzt angezeigte Differenzwert um im wesentlichen gleiche Änderungswerte in solchen Zeitabständen erhöht bzw. erniedrigt wird, wie diese aus der Division der Zahlenwertfolgezeit geteilt durch die Differenz zwischen dem neu anzuzeigenden und dem zuletzt angezeigten Differenzwert errechnet werden.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens jeweils letzte vor einer Umkehr der Änderungsrichtung dargestellte maximale und/oder minimale Differenzwert als oberer bzw. unterer Trendwendewert gespeichert und zusammen mit dem aktuellen Differenzwert angezeigt wird.
15. Vorrichtung zum Anzeigen der in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen auftretenden Zahlenwerte einer veränderlichen Größe, enthaltend

a) einen Grundwertspeieher (10) zum Speichern eines Grundwerts,

b) einen Differenzrechner (40) zur Bildung eines

Differenzwerts zwischen dem jeweils auftretenden Zahlenwert und dem im Grundwertspeieher gespeicherten Differenzwert und

c) eine Analoganzeigeeinrichtung (80) zur Anzeige des vom Differenzrechner gebildeten Differenzwerts als Analogwert,

gekennzeichnet durch

d) einen Komparator (60), der den ihm vom Differenzrechner zugeführten Differenzwert mit dem Analoganzeige-Bereichswert vergleicht und im Falle eines in den Analoganzeige-Bereichsumfang fallenden Differenzwerts die Zufuhr dieses Differenzwerts zur Analoganzeigeeinrichtung steuert und im Falle eines nicht in den Analoganzeige-Bereichsumfang fallenden Differenzwerts ein Steuersignal zur Berechnung eines neuen Grundwerts erzeugt,

JO e) einen dem Differenzrechner vorgeschalteten Zahlenwertspeicher (30) zur Speicherung der jeweils auftretenden Zahlenwerte und

f) einen mit seinem Eingang an den Zahlenwertspeicher und mit seinem Ausgang an den Eingang des Grundwert-Speichers angeschlossenen Grundwertrechner (70), der aufgrund des vom Komparator gelieferten Steuersignals einen neuen Grundwert als Funktion wenigstens eines im Zahlen-

wertspeicher gespeicherten Zahlenwerts derart errechnet, daß der mit dem neuen Grundwert im Differenzrechner gebildete Differenzwert in den Analoganzeige-Bereichsumfang fällt,

wobei der im Grundwertrechner errechnete neue Grundwert anstelle des bisherigen Grundwerts im Grundwertspeicher gespeichert und vom Differenzrechner zur Bildung des Differenzwerts herangezogen wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwertspeicher (70) zur Berechnung des neuen Grundwerts eine Auswahl unter einer Anzahl vorgegebener und gespeicherter Algorithmen trifft.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung eines aus mehreren aufgetretenen Zahlenwerten gebildeten Hittelwerts ein Mittelwertrechner (72) zwischen dem Zahlenwertspeicher (30) und dem Grundwertrechner (70) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zahlenwertspeicher (30) und dem Grundwertrechner (70) ein Trenddetektor (74) vorgesehen ist, der aus mehreren im Zahlenwertspeicher (30) gespeicherten Zahlenwerten einen Trend (Änderungsrichtung aufgetretener Zahlenwerte) ermittelt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenddetektor (74) einen Komparator (75) enthält, der jeweils für einen gerade aufgetretenen Zahlenwert die Änderungsrichtung in bezug auf den¹ unmittelbar vorangehend aufgetretenen Zahlenwert als Trend feststellt, und daß im Trenddetektor (74) ein dem Komparator (75) nachgeschalteter Trendspeicher (77) vorgesehen ist, der wenigstens den zuletzt ermittelten Trend abrufbereit speichert.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenddetektor (74) eine Einrichtung (79) aufwei'st, die die Ausgänge des Komparators (75) und des Trendspeichers (77) zur Feststellung einer Trendwende logisch verknüpft.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet, daß der Verknüpfungseinrichtung (79) ein Trendwendewertspeicher (44, 46) zugeordnet ist und daß der Trenddetektor (74) die Übertragung des letzten vor der Feststellung einer Trendwende ermittelten Differenzwerts (B ^)

in den Trendwendewertspeicher (44, 46) einschaltet.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zahlenwertspeieher (30) ein Dynamikdetektor (76) mit einer Differenzierungseinrichtung (11, 13, 15) zum zeitlichen Differenzieren der Zahlenwertfolge und mit einem der Differenzierungseinrichtung nachgeschalteten Grenzwertmelder (17) zugeordnet ist, der mindestens einen Grenzwertsignalausgang aufweist. 35
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Analoganzeige-Bereichsumfangs ein vom Dynamikdetektor (76) angesteuerter Teiler (42) zwischen dem Differenzrechner (40) und der Analoganzeigeeinrichtung (80) vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Dynamikdetektors (76) mit einem Ausgang des Trenddetektors (74) im Grundwertrechner (70) logisch verknüpft ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Ausgang des Dynamikdetektors (76) mit dem Grundwertrechner (70) verbunden ist und nach Maßgabe des Dynamikdetektors (76) die übertragung des Zahlenwerts in den Grundwertspeicher (10) geschaltet wird. 20
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Grundwerts als Digitalwert eine Ziffernanzeigeeinrichtung (90) vorgesehen ist«
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25 und 26,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ziffernanzeigeeinrichtung (90) eine vom Dynamikdetektor (76) gesteuerte Schalteinrichtung (92) zugeordnet ist, mittels der die Ziffernanzeigeeinrichtung (90) wahlweise nach Maßgabe des Dynamikdetektors vom Grundwertspeieher (10) auf den Zahlenwertspeieher (30) umschaltbar ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffernanzeigeeinrichtung (110) in die Analoganzeigeeinrichtung (120) derart integriert ist, daß die Analoganzeige eine mehrstellige Digitalanzeige zumindest teilweise umrahmt.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung des als Analogwert anzuzeigenden Differenzwerts ein Differenzwertspeicher (20) zwischen dem Differenzrechner (40) und der Analoganzeigeeinrichtung (80) vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Differenzwerts als ein auf den Grundwert bezogener prozentualer Analogwert der Analoganzeigeeinrichtung (80) ein Prozentrechner (24) vorgeschaltet ist, der eingangsseitig mit dem Grundwertspeicher (10) und dem Differenzwertspeicher (20) verbunden ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleitenden Wertänderung auf der Analoganzeigeeinrichtung (80) ein Interpolator (22) dem Differenzwertspeicher (20) und der Analoganzeigeeinrichtung (80) zugeordnet ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß im Interpolator (22) vorgesehen sind ein Differenzrechner (23)t der zwischen dem neu anzuzeigenden Differenzwert und dem vorangehend angezeigten Differenzwert die Differenz bildet, ein Divisionsrechner (27), der den Zeitabstand zwischen den zeitlich aufeinanderfolgenden Zahlenwerten durch die vom Differenzrechner (23) gebildete Differenz dividiert, ein nach Maßgabe des Divisionsergebnisses des Divisionsrechners (27) gesetztes Zeitglied (29) und ein durch die Ausgangsimpulse des Zeitglieds (29) in Abhängigkeit vom Vorzeichen der vom Differenzrechner (23) gebildeten Differenz inkrementierter oder dekrementierter Ausgabespeicher (27), dessen Ausgang mit der Analoganzeigeeinrichtung (80) verbunden ist.