DE3732100A1 - Elektronischer hoehenschreiber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Höhenschreiber nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die seither bekannten Geräte zur Aufzeichnung des Höhenverlaufs beruhen

• - a) auf einer mechanischen Methode, indem ein Schreiber durch eine Druckdose mechanisch angesteuert wird und die Bewegung des Schreibers auf einer sich drehenden Scheibe kreisförmig aufgezeichnet wird.
• - b) auf einer elektronischen Methode, bei der die Höhenwerte in einem elektronischen Speicher abgelegt und nach Ende der Aufzeichnung ausgewertet und auf einem Drucker graphisch dargestellt werden.

Das Aufzeichnungsverfahren a) hat den Nachteil, daß es sehr empfindlich auf mechanische Erschütterungen reagiert und die Handhabung umständlich ist. Außerdem läßt sich der Maßstab des Höhendiagramms nicht verändern. Bei Methode b) muß als weiteres Gerät ein spezieller Drucker mitgeführt werden, um den Höhenverlauf nach der Aufzeichnung sichtbar zu machen. Während der Aufzeichnung lassen sich keine Schlüsse aus dem Höhenverlauf ziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Höhenschreiber so auszubilden, daß die gemessenen Höhenwerte direkt während der Aufzeichnung graphisch in Form einer Kurve dargestellt und abgespeichert werden können.

So ist es z. B. möglich, schon während des Fluges den Höhenverlauf zu beobachten und daraus Schlüsse zu ziehen und die z. B. während eines Urlaubs aufgezeichneten Flüge sich später noch einmal Flug für Flug in Ruhe anzuschauen und auszuwerten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung kann an einem Eingang des Analog/Digital-Wandlers ein dem atmosphärischen Druck bzw. ein der Höhe entsprechendes analoges Signal angelegt werden. Über den Mikroprozessor kann mit einer voreingestellten Abtastrate dieser Eingang des Analog/Digital-Wandlers abgefragt und der binäre Wert in dem vorzugsweise batteriegepufferten Speicher abgelegt werden. Liegt kein höhenäquivalentes sondern ein dem atmosphärischen Druck äquivalentes analoges Signal vor, so kann mit Hilfe des Mikroprozessors über die barometrische Höhenformel aus dem binären druckäquivalenten Wert der entsprechende binäre Höhenwert berechnet und abgelegt werden.

Parallel dazu können die abgelegen Werte auf die Größe des Displays normiert und graphisch in Form einer Kurve über die Zeit dargestellt werden. Hierdurch kann zum einen schon während der Aufzeichnung der Höhenverlauf beobachtet werden, zum anderen können durch die Langzeitspeicherung der Daten frühere Aufzeichnungen zu jeder Zeit wieder im Display dargestellt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich über Bedienelemente (z. B. Tasten) eine Aufzeichnung zu starten, zu stoppen oder erneut fortzusetzen oder eine frühere Aufzeichnung erneut darzustellen oder zu löschen oder eine neue Aufzeichnung zu initialisieren. Zu jeder Aufzeichnung wird die Start/Stopp-Zeit, das Datum, die Aufzeichnungsdauer sowie die minimal und maximal gemessene Höhe und ein einzugebender Text zur Kennzeichnung der Aufzeichnung im Speicher abgelegt. Über eine Schnittstelle können die gespeicherten Werte auf einen Host-Rechner (z. B. Personal Computer) übertragen und dort weiter ausgewertet werden, z. B. in Form einer graphischen Darstellung auf einem Bildschirm oder einem Drucker.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt:

Fig. I ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen elektronischen Höhenschreibers,

Fig. II den Aufriß des in einem Gehäuse montierten Höhenschreibers gemäß Fig. I, mit einem nach außen hin sichtbaren Display und Bedienelementen.

Fig. II zeigt ein Gehäuse 10, in dem ein nur schematisch angedeuteter an sich bekannter Höhenmesser 14 angeordnet ist. Dieser kann jedoch auch als separates Gerät über ein Verbindungskabel mit dem Höhenschreiber verbunden werden. Das Gehäuse 10 kann bspw. an einem Hängegleiter im Sichtbereich des Piloten angeordnet werden.

Die Elektronik des Höhenschreibers ist auf einer Platine 15 untergebracht. Darauf befinden sich unter anderem ein Vorverstärker 1, ein Analog/Digital-Wandler 2, ein Mikroprozessor 4, ein Timer/Kalender-Baustein 3, eine batteriegepufferte Speichereinheit 6, ein V.24-Baustein 7, ein Programmspeicher 16 mit Software und Verbindungsleitungen zu einem Flüssigkristall-Display 5, einem Potentiometer 8 und den Bedienungselementen 9.

Einzelne Bausteine können auch als Modul zusammengefaßt sein, z. B. Mikroprozessor 4 mit Programmspeicher 16, Timer/Kalender-Baustein 3 und Analog/Digital-Wandler 2 in einem Baustein. Als Bauelemente kommen vorzugsweise stromsparende CMOS-Bausteine zum Einsatz, so daß das Gerät z. B. von einer Batterie gespeist werden kann.

Aus Fig. I erkennt man, daß eine höhenäquivalente Spannung eines elektronischen Höhenmessers über den Vorverstärker 1 an einen Kanal eines Analog/Digital-Wandlers 2 gelangt. Mit Hilfe des Vorverstärkers 1 kann die Spannung an den Eingangsspannungsbereich des Analog/Digital-Wandlers angepaßt werden.

Über den Timer/Kalender-Baustein 3 wird eine bestimmte Abtastrate festgelegt, die den Mikroprozessor 4 zyklisch auffordert, den höhenäquivalenten binären Wert am Analog/ Digital-Wandler 2 abzuholen und im batteriegepufferten Speicher 6 abzulegen.

Der Mikroprozessor 4 steuert das Flüssigkristall-Display 5 an, auf dem der Höhenverlauf über der Zeit in Form einer Kurve abgetragen wird, wobei die X-Achse der Zeit und die Y-Achse der Höhe entspricht.

Um eine möglichst hohe Darstellungsgenauigkeit des Höhenverlaufs bei den vorhandenen Bildpunkten zu erzielen, werden die Koordinatenachsen bei überschreiten der jeweiligen maximalen Auflösung in X- bzw. Y-Richtung des verwendeten Display-Typs auf die Maximal/Minimal-Werte der Aufzeichnung hin normiert. Für eine übliche Display-Auflösung von 128 Punkten in X-Richtung und 64 Punkten in Y- Richtung bedeutet das: bei einer Aufzeichnungsdauer von mehr als 128 Zeiteinheiten wird die Aufzeichnungsdauer auf 128 Punkte normiert, bei einer Höhendifferenz (maximal gemessene Höhe abzüglich minimal gemessene Höhe) während einer Aufzeichnung von mehr als 64 Höheneinheiten, wird die maximale Höhendifferenz auf 64 Punkte normiert und der Höhenverlauf neu dargestellt.

An einem anderen Kanal des Analog/Digital-Wandlers liegt die Schleifer-Spannung des Potentiometers 8 an, mit dem der Anwender die Zeitachsennormierung beeinflussen kann. Dazu wird über den Analog/Digital-Wandler 2 und den Mikroprozessor 4 die Potentiometerstellung ermittelt. Linksanschlag bedeutet: Normierung der Zeitachse wie oben beschrieben. Bei jeder anderen Potentiometerstellung wird ein Auschnitt aus der gesamten Aufzeichnung dargestellt, wobei eine Zeiteinheit einem Bildpunkt in X-Richtung entspricht und der Beginn der Darstellung auf dem Display 5 mit dem Potentiometer 8 über die gesamte Aufzeichnungsdauer verschoben werden kann.

Mit den Bedienelementen 9 lassen sich verschiedene Funktionsblöcke anwählen wie z. B. eine neue Aufzeichnung starten bzw. stoppen oder wieder fortsetzen oder eine frühere Aufzeichnung darstellen bzw. löschen oder eine neue Aufzeichnung initialisieren oder die Daten einer abgeschlossenen Aufzeichnung über eine V.24-Schnittstelle 7 an einen Personal Computer übertragen.

Wird eine neue Aufzeichnung initialisiert, so wird über das Programm im Programmspeicher 16 ein neuer Record im Speicher 6 angelegt. Dieser Record beinhaltet unter anderem Felder für die Kenndaten, wie Start/Stoppzeit, Datum, Aufzeichnungsdauer, minimal/maximal gemessene Höhe und einem Textfeld. Die Anfangsadresse des Records wird zum späteren Auffinden in einer Tabelle dynamisch abgelegt. Zunächst sind sämtliche Felder leer. Nach dem Starten der Aufzeichnung wird die Uhrzeit aus dem Kalender/ Timer-Baustein 3 gelesen und im Feld Startzeit eingetragen. Die anderen Felder werden während der Aufzeichnung ständig mit den aktuellen Werten überprüft und eventuell durch diese ersetzt, z. B. bei überschreiten der seither gemessenen maximalen Höhe, wird diese durch den neuen Meßwert ersetzt. Die gemessenen Höhenwerte werden kontinuierlich an das Ende des Records angehängt.

Nach dem Stoppen der Aufzeichnung wird wieder die Uhrzeit aus dem Kalender/Timer-Baustein 3 gelesen und im Feld Stoppzeit eingetragen. Wird eine neue Aufzeichnung initialisiert, so wird die vorherige als abgeschlossen gekennzeichnet und kann nicht wieder fortgesetzt werden. Über die Bedienelemente 9 läßt sich ebenfalls die Echtzeituhr und das Datum des Timer/Kalender-Bausteine 3 sowie die Abtastrate des Analog/Digital-Wandlers 2 einstellen und ein Text zur Kennzeichnung der jeweiligen Aufzeichnung eingeben.

Als Bedienelemente können z. B. Tasten verwendet werden. Beim Betätigen einer Taste 9 wird die zuletzt angewählte Funktion als Klartext im Display 5 ausgegeben und kann mit einer anderen Taste 9 bestätigt werden oder mit derselben Taste übersprungen und zum darauffolgenden Funktionsblock übergewechselt werden.

Ein Funktionsblock kann aus mehreren Unterfunktionen bestehen, die nach demselben Schema aktiviert werden können, z. B. Funktionsblock Timer/Kalender mit den drei Unterfunktionen Uhrzeit einstellen, Datum einstellen und Abtastrate einstellen.

In einer anderen Darstellungsform wird die Aufzeichnungsdauer auf z. B. 2/3 der Länge der X-Achse des Displays 5 normiert, so daß im rechten Teil des Displays 5 Platz frei wird für die Ausgabe der aktuellen Uhrzeit mit Datum und der zu jeder Aufzeichnung abgelegten Daten 13 wie z. B. Start/Stoppzeit, Datum, Aufzeichnungsdauer, Abtastrate, minimal und maximal gemessene Höhe, die je nach Speichergröße und Anzahl der Aufzeichnungen verbleibende restliche Aufzeichnungszeit und für einen Text zur Kennzeichnung der Aufzeichnung. Die Ausgabe dieser Daten erfolgt in festen Zeitabständen (vorzugsweise Sekunden), so daß immer die gerade aktuellen Werte angezeigt werden.

Claims (8)

1. Elektronischer Höhenschreiber, insbesondere für die Luftfahrt, wie Segelfliegen, Drachenfliegen und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenschreiber zum Abfragen eines höhen- und/oder druck-aquivalenten analogen Signales einen Analog/Digital-Wandler (2) besitzt, der mit einem Mikroprozessor (4) verbunden ist, daß der Mikroprozessor (4) zum Ablegen der ermittelten Höhenwerte mit einer Speichereinheit (6) verbunden ist, daß der Mikroprozessor (4) mit einem Display (5) zur graphischen Darstellung des Höhenverlaufes (12) verbunden ist.

2. Höhenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (5) ein Flüssigkristall-Display ist.

3. Höhenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorzugsweise batteriegepufferten Speichereinheit (6) mehrere Höhenverläufe (12) und die dazugehörenden Kenndaten über einen längeren Zeitraum, vorzugsweise Monate, abspeicherbar sind.

4. Höhenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenschreiber mit Bedienelementen (9) verbunden ist, mit denen eine Aufzeichnung der Höhe zu starten, zu stoppen und/oder fortzusetzen und/oder eine neue Aufzeichnung zu initialisieren und/oder eine frühere Aufzeichnung anzuwählen und/oder zu löschen und/oder graphisch als Kurve auf dem Display (5) darzustellen ist.

5. Höhenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern der Koordinaten der graphischen Höhenverlaufdarstellung (12) der Analog/Digital- Wandler (2) mit einem Potentiometer (8) verbunden ist.

6. Höhenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Darstellungsart zusätzlich zu der graphischen Höhenverlaufsdarstellung, die zu jeder Aufzeichnung abgespeicherten Kenndaten, wie Start/Stopp-Zeit, Datum, Aufzeichnungsdauer, minimal und maximal gemessene Höhe, verbleibende Aufzeichnungszeit sowie die aktuelle Uhrzeit und das Datum als Text im Display (5) einblendbar sind.

7. Höhenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (4) zum Übertragen der gespeicherten Höhenwerte und Kenndaten an einen Host- Rechner mit einer Schnittstelle (7), vorzugsweise einer V.24-Schnittstelle, verbunden ist.

8. Höhenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (4) mit einem Programm- Speicher (16), vorzugsweise Eprom, verbunden ist, in dem die Software für die Funktion des Gerätes abspeicherbar ist.