DE3408026A1 - Digitales messgeraet zur quasi analogen messwertanzeige - Google Patents

Digitales messgeraet zur quasi analogen messwertanzeige

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DE3408026A1
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Werner 8501 Feucht Haussel
Siegfried Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Heinze
Reinhold 8430 Neumarkt Kern
Günter 8500 Nürnberg Roppelt
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Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
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    • G01R15/09—Autoranging circuits

Description

BROWN,BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT Mannheim 28. Febr. 1984
Mp-Nr.528/84 ZPT/P6-Hn/Kn
Digitales Meßgerät zur quasi analogen Meßwertanzeige
Die Erfindung betrifft ein digitales Meßgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Digitale Meßgeräte haben gegenüber analogen Meßgeräten den wesentlichen Vorteil, daß sich ihre Anzeigegenauigkeit nahezu beliebig erhöhen läßt. Zur Verbesserung der Anzeigegenauigkeit bedarf es nicht wie beim analogen Meßgerät einer Verlängerung der Skala, der durch die Größe des Meßgerätes enge Grenzen gesetzt sind, sondern di'e nummerische Anzeige muß lediglich durch eine oder mehrere Stellen erweitert werden. Vorteilhaft ist es auch, daß eine stehende nummerische Anzeige ohne Schwierigkeiten bis zur letzten Stelle abgelesen werden kann, während eine analoge Anzeige durch Parallaxenfehler oder falsche Bewertung der Skala in Bezug zum eingestellten Meßbereich leicht zu Ablesefehlern führt.
Den Vorteilen der nummerischen Anzeige stehen jedoch Nachteile gegenüber, sobald sich der Meßwert nicht statisch sondern dynamisch verhält. Meßwertänderungen führen zu einem ständigen Wechsel der nummerischen Anzeige, dem das Auge des, Betrachters weder zur Erfassung des momentanen Absolutwertes noch der A'nderungstendenz folgen kann. Diesbezüglich zeigt sich die
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Analoganzeige überlegen, bei der mit einem Blick die jeweilige Lage des Meßzeigers erfaßt werden kann und sowohl der grobe Absolutwert wie auch die Änderungstendenz sichtbar werden.
Es ist deshalb eine Vielzahl von Meßgeräten bekannt geworden, bei denen eine nummerische Anzeige mit einer analogen Anzeige kombiniert ist, um die Vorteile beider Anzeigearten zu verbinden. Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die relativ empfindlichen elektromagnetischen Analogmeßwerke durch elektronische quasi analog anzeigende Displays zu ersetzen. Ein solches Display besteht aus mehreren, kettenförmig aneinandergereihten Leuchtdioden oder Flüssigkristallsegmenten, die, wie z.B. in der DE-PS 21 41 361 beschrieben, über eine elektronische Schaltung einzeln ansteuerbar sind. Flüssigkristalle werden nicht nur wegen ihres geringen Leistungsbedarf bevorzugt, sondern haben auch den Vorteil, daß die einzeln ansteuerbaren Flächensegmente in ihrer Form nahezu beliebig an den jeweiligen Anwendungsfall anpaßbar sind.
Zur Nachbildung einer bestimmten Zeigerstellung wird jeweils das Flächensegment eines Flüssigkristall-Displays angesteuert, dessen Lage der zu simulierenden Zeigerstellung am nächsten kommt. Wird nicht nur dieses eine Flächensegment sondern werden alle davorliegenden Flächensegmente angesteuert, so spricht man von einer Balkenanzeige oder Bandanzeige, die den Meßwert auch aus größerer Entfernung noch erkennbar werden läßt.
Aus der DE-OS 32 38 487 ist ein digitales Meßgerät bekannt, das ebenfalls ein Flüssigkristall-Display zur quasi analogen Anzeige besitzt, jedoch zusätzlich durch
die gespreizte Darstellung eines Teilbereiches die Ablesegenauigkeit verbessert. Da die Spreizung im Bereich eines vorzugsweise in Skalenmitte angeordneten Sollwertes erfolgt, ist auch bei kleinen Meßwertänderungen gut erkennbar, ob sich der Meßwert dem Sollwert nähert.
Das bekannte Meßgerät ist bezüglich seines gespreizten Meßbereichsausschnittes auf einen Sollwert fixiert und somit für normale, sollwertunabhängige Messungen schon deshalb nicht geeignet, weil der Meßwert nicht in Absolutwerten abgelesen werden kann, sondern als prozentuale Abweichung dargestellt ist. Nachteilig ist weiterhin, daß nur ein gespreizter Meßbereichsausschnitt vorgesehen ist. Dieser kann jedoch entweder zu schwach gespreizt sein, so daß die Auflösung zur Beobachtung der Meßwertänderung nicht ausreicht oder aber so stark gespreizt sein, daß der Meßwert außerhalb des Meßbereichsausschnittes zu liegen kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es ein digitales Meßgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das Tendenzbeobachtungen sowohl sehr kleiner, als auch großer Meßwertänderungen sowie die Erfassung des absoluten Meßwertes innerhalb des gewählten Meßbereiches erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.
Die Erfindung gestattet es auch sehr kleine Meßwertänderungen durch die Wahl eines günstigen Spreizungs-
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faktors für den Meßbereichsausschnitt gut sichtbar zu machen, andererseits aber auch große Meßwertänderungen, die zu einer Überschreitung des zunächst gewählten Meßbereichsausschnittes führen würden, durch Verkleinerung der Spreizung und/oder durch die automatische Umschaltung des Meßbereichsausschnittes, im Auge zu behalten.
Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird ein Hin- und Herschalten von einem Meßbereichsausschnitt in den nächsten, bei einem im Grenzbereich pendelnden Meßwert vermieden. Überschreitet der Meßwert den Anfang oder das Ende des Meßbereichsausschnittes, so gelangt er in dem benachbarten Meßbereichsausschnitt nicht an dessen Ende oder Anfang, sondern in dessen Mitte. Die Meßbereichsausschnitte werden also so umgeschaltet, daß sie sich jeweils zur Hälfte überlappen.
Unterstützt werden kann die vorbeschriebene Maßnahme noch dadurch, daß die Umschaltung nicht spontan erfolgt, sobald der Meßwert den oberen oder unteren Grenzwert des Meßbereichsausschnittes erreicht, sondern erst dann, wenn er einen der beiden Grenzwerte bereits eine bestimmte, vorgebbäre Zeit überschritten hat.
Damit ein Beobachter die Tendenz einer Meßwertänderung gut beobachten kann, ist die richtige Wahl des Spreizungsfaktors von wesentlicher Bedeutung. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, daß die Steuerautomatik den einzustellenden Spreizungsfaktor dahingehend optimiert, daß sie die Meßwertänderung pro Zeiteinheit erfaßt und den Meßbereichsausschnitt nur soweit spreizt, daß der Meßwert, bei gleicher Änderungsgeschwindigkeit, den Meßbereichs-
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ausschnitt in einem vorgebbaren Zeitraum nicht überschreitet. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Spreizung weder zu groß noch zu klein gewählt wird.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß durch die Steuerautomatik nicht nur die Verfolgung unbeeinflußbarer Meßwertänderungen, sondern auch der Abgleich auf einen vorgegebenen Referenzwert erleichtert wird. Hierzu wird der Referenzwert in Skalenmitte des Meßbereichsausschnittes positioniert. Durch die Steuerautomatik wird nun dafür gesorgt, daß sich der Spreizungsfaktor stufig so ändert, daß der innerhalb des Meßbereichsausschnittes liegende Meßwert den jeweils größtmöglichen Abstand zum Referenzwert hat. In dem Maße, in dem sich während des Abgleichs der Meßwert dem Referenzwert nähert, erhöht sich somit automatisch der Spreizungsfaktor und erleichtert damit den Abgleich. Ein unerwünscht häufiges Umschalten des Spreizungsfaktors sowie ein zu großer Spreizungsfaktor kann dadurch vermieden werden, daß diese Parameter von Hand vorzugeben sind.
Auch wenn durch die Steuerautomatik der Meßbereichsausschnitt dem Meßwert nachgeführt wird, und damit innerhalb des eingestellten Gesamtmeßbereiches der Meßwert immer sichtbar bleibt, ist es von Vorteil außer dem Meßbereichsausschnitt auch den Gesamtmeßbereich sichtbar zu machen. Das ist einerseits in der Form möglich, das parallel zu dem gespreizten Meßbereichsausschnitt eine zweite Skala für den Gesamtmeßbereich abgebildet wird. Noch günstiger ist jedoch, beide Meßbereiche auf einer "gemeinsamen Skala darzustellen. Insbesondere dann, wenn mit einer Verzögerungszeit für die Umschaltung der Meßbereichsausschnitte gearbeitet wird, ist es vorteil-
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haft den außerhalb des Meßbereichsausschnittes liegenden Meßwert noch bewerten zu können.
Die elektronische Schaltung des Meßgerätes ist zweckmäßig so aufgebaut, daß eine Meßwerteingabeeinheit vorgesehen ist, die zur Anpassung des Meßwertes dient und deren Ausgangssignal einerseits zur Erfassung der Bereichsparameter direkt und andererseits über eine Anpaßschaltung und einen AD-Wandler einem Mikrocomputer zugeführt ist. Der Mikrocomputer bewirkt eine Umsetzung des Meßwertes in einzelne zur Aktivierung der Flächensegmente des Displays erforderliche Steuersignale, die er über einen Anzeigentreiber diesem zuführt. Über eine Bedienungseinheit werden dem Mikrocomputer Parameter wie Betriebsmodus, Meßbereich, Faktor für die Spreizung des Meßbereichsausschnittes und weitere die Ansteuerung der Flächensegmente bestimmende Kriterien vorgegeben.
Zur Darstellung der Skala mit Beschriftung und der Zeigermarke auf einem Display, kann dieses recht unterschiedlich ausgebildet sein. Man verwendet normalerweise Flüssigkristalle, die in eine Vielzahl einzelner Flächensegmente unterteilt sind und z. B. über eine Matrix angesteuert werden können. Alle Flächensegmente sind hierbei gleich groß und etwa punktförmig ausgebildet. Eine solche Matrixsteuertechnik hat den Vorteil, daß praktisch beliebige Bilder dargestellt werden können, deren Qualität lediglich durch die Auflösung des Punktrasters begrenzt ist. Nachteilig ist allerdings der hohe Schaltungsaufwand für die Ansteuermimik und der komplizierte Aufbau des Displays. Eine wesentliche Vereinfachung läßt sich dadurch erzielen, daß die Flächensegmente des Displays in ihrer Form an die vorgegebenen Skalenvarianten angepaßt sind und bezüglich
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ihrer Flächenausdehnung teilweise sehr unterschiedlich ausgebildet werden. Die Zahl der anzusteuernden Flächensegmente kann hierdurch erheblich reduziert werden. Gleichzeitig ist es möglich im Vergleich zur Matrixsteuertechnik mit erheblich niedriger Multiplexrate zu arbeiten und trotzdem mit weniger Zuführungsleitungen auszukommen.
Eine weitere Vereinfachung der Steuermimik ist dadurch erreichbar, daß die Skala eine feste Skalenteilung besitzt, die unabhängig vom gewählten Gesamtmeßbereich und dem jeweiligen Meßbereichsausschnitt gleich bleibt. Nur die Länge der Skalenstriche und die Beschriftung der Skalen unterliegt einer Änderung zur Anpassung an den jeweiligen Meßbereich. Die invariablen Teile der Skala können dabei gemeinsam angesteuert oder durch Aufdruck fest vorgegeben werden.
Die zur Darstellung der Zeigermarke ansteuerbaren Flächensegmente liegen in gleichem Abstand parallel nebeneinander vom Skalenanfang bis zum Skalenende. Die Zahl und Position dieser Flächensegmente ist so gewählt, daß an jedem Teilungsstrich der Skala ein Flächensegment für die Zeigermarke zu liegen kommt und weitere Flächensegmente zwischen den Teilungsstrichen angeordnet sind.
Zur besseren Ablesbarkeit ist sowohl im Meßbereichsausschnitt, wie auch in dem ihn einschließenden Gesamtmeßbereich eine lineare Teilung für die Sprünge der Zeigermarke vorgesehen. Dabei handelt es sich jedoch im Bereich des Meßbereichsausschnitts um eine lineare Spreizung und außerhalb s'einer Grenzen um eine lineare Drängung. Das Überschreiten des Gesamtmeßbereiches wird durch eine Überlaufmarke signalisiert.
Damit der Schaltungsaufwand für die Ansteuerung des Displays in Grenzen gehalten wird, werden nur der Anfangs- und Endwert des Meßbereichsausschnittes sowie des Gesamtmeßbereichs und im allgemeinen auch der Skalenmittenwert durch den Meßbereich kennzeichnende alphanummerische Zeichen angezeigt. Zur Anzeige des momentanen Meßwertes also des Istwertes, dient eine zusätzliche flächenmäßig wesentlich größere Ziffernanzeige oberhalb oder unterhalb der Skala.
Eine fest vorgegebene Skala mit variabler Länge der Skalenstriche vorausgesetzt, benötigt eine Skalenanpaßautomatik, die dafür sorgt, daß bei einer Umschaltung des Meßbereiches die längeren Skalenstriche an einer Stelle zu liegen kommen, die eine leicht lesbare Unterteilung des eingestellten Meßbereiches gewährleistet. Die Skalenanpaßautomatik sorgt weiterhin dafür, daß nach einer Grobeinstellung des Spreizungsfaktors von Hand oder einer automatischen Einstellung in Abhängigkeit von bestimmten Parametern eine Feineinstellung derart erfolgt, daß der zur Darstellung kommende Meßbereichsausschnitt zu der fest vorgegebenen Skalenteilung paßt.
Die Anpassung der Skalenteilung und -beschriftung an den jeweiligen Meßbereich führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Meßwertablesung. Denn es muß nun nicht mehr eine von mehreren Skalen des Vielfachmeßgerätes nach Meßbereich und Meßgröße richtig zugeordnet und bewertet werden. Unabhängig von Zahl und Art der Meßbereiche und Meßgrößen kommt jeweils nur eine Skala zur Anzeige und diese besitzt eine so ausgelegte Skalenteilung, daß in jedem Fall eine optimale Ablesbarkeit gewährleistet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben und ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Figur 1: Eine Draufsicht auf das Display und die
Bedienungselemente eines Vielfachmeßgerätes.
Figur 2: Einen Ausschnitt aus dem Display, auf dem eine Skala für den Gesamtmeßbereich und eine für den Meßbereichsausschnitt dargestellt sind.
Figur 3: Die Darstellung von drei Skalen, die alle
jeweils den Gesamtmeßbereich und einen Meßbereichsausschnitt auf einer gemeinsamen Skala darstellen, sich jedoch durch den jeweiligen Meßbereichsausschnitt unterscheiden.
Figur 4: Ein Blockschaltbild des Meßgerätes.
Figur 5: Die Anordnung getrennt ansteuerbarer Flächensegmente zur Darstellung unterschiedlicher Skalenteilungen.
Das in Figur 1 dargestellte Vielfachmeßgerät besitzt ein aus Flüssigkristallen aufgebautes Display 1 zur Meßwertanzeige und mehrere Schalter und Taster zum Einstellen der verschiedenen, die Anzeige beeinflussenden Parameter. Auf dem Display wird der jeweilige Meßwert mit einer großflächigen Ziffernanzeige 26 und zusätzlich mit einer quasi analogen Skala 9 zur Anzeige gebracht.
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Auf der Skala 9 ist em üesaiiitmeßbereich 5 und ein gespreizter Meßbereichsausschnitt 2 dargestellt. Die Skala 9 besitzt durchgehend eine lineare Skalenteilung, ungeachtet der Tatsache, daß sich für die Gesamtskala außerhalb des Meßbereichsausschnittes eine dessen Spreizung ausgleichende Drängung ergibt. Der gedrängte Bereich ist von dem gespreizten Bereich durch Dreieckmarken 34, 35 deutlich abgehoben. Hierdurch entsteht auch symbolisch der Eindruck einer zwischen den Spitzen der beiden Dreieckmarken 3^,35 liegenden Lupe, die zu einer gespreizten Darstellung des Meßbereichsausschnittes 2 führt.
Wie besonders aus Figur 3 ersichtlich, sind unterhalb der Skala Flächensegmente 20 angeordnet, von denen jeweils das dem Meßwert am nächsten liegende angesteuert wird, wodurch ein sich scheinbar bewegender Zeiger entsteht. Selbstverständlich kann der Meßwert aber auch durch einen Anzeigebalken angezeigt werden, wie das in Figur 2 dargestellt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind auf einem Display zwei Skalen 6,7 parallel übereinander angeordnet, von denen die eine den Gesamtmeßbereich 6 und die andere einen Meßbereichsausschnitt 7 anzeigt. Sowohl zur Auswahl, wie auch zur Sichtbarmachung des Meßbereichsausschnittes 7 ist parallel zur Skala für den Gesamtmeßbereich 6 ein Cursor 8 eingeblendet, dessen Lage und Breite den Meßbereichsausschnitt 7 definiert.
Durch die in Figur 3 dargestellte Zusammenfassung von Gesamtmeßbereich 5 und Me'ßbereichsausschnitt 2 auf einer gemeinsamen Skala, reduziert sich der Aufwand für die Ansteuermimik ganz beträchtlich. Zudem kann man die
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Gesamtanzeige auf einen Blick übersehen, ohne daß das Auge von einer Skala zur anderen wechseln muß. Der Meßbereichsausschnitt ist jeweils so angeordnet, daß sein mittlerer Wert in Skalenmitte zu liegen kommt. Dieser mittlere Wert erreicht nach Figur 3 bei der ersten Skala, deren Meßbereichsausschnitt zwischen -10,0 und +10,0 liegt, einen Wert von 0, bei der zweiten Skala deren Meßbereichsausschnitt zwischen 0 und +20,0 liegt, einen Wert von 10,0 und bei der dritten Skala deren Meßbereichsausschnitt zwischen -20,0 und 0 liegt einen Wert von -10,0. Um den Steueraufwand klein zu halten, werden maximal fünf Skalenwerte in Ziffern angezeigt. Hierzu gehören der Skalenanfangswert 3 und der Skalenendwert 4 des Gesamtmeßbereiches 5, der Skalenanfangswert 23 und der Skalenendwert 24 des Meßbereichsausschnittes 2 sowie der mittlere Skalenwert.
Die Skala besitzt eine feste Skalenteilung, mit nur 13 auf den Gesamtmeßbereich entfallenden Skalenstrichen. Diese Skalenstrichanzahl ist besonders günstig für Skalen mit einer Dreierteilung. Bei dem vorliegenden Beispiel erfordern die meisten Meßbereiche eine Umschaltung in Dreierdekaden. Nimmt man zunächst an, für den Meßbereichsausschnitt sei ein Spreizungsfaktor von 1 gewählt, so gilt die Dreierteilung durchgehend für den gesamten Meßbereich. Eine Trennung zwischen Gesamtmeßbereich und Meßbereichsausschnitt besteht in diesem Fall nicht und es werden auch die Dreieckmarken 34,35 ausgeblendet.
Für den Meßbereichsausschnitt sind elf Teilstriche unabhängig vom jeweils gewählten Spreizungsfaktor vorgesehen. Die elf Teilstriche, von denen der sechste in Skalenmitte liegt, sind besonders gut für einen
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Endwert von eins, zwei, vier oder fünf geeignet. Soll ein solcher Endwert bei einem Gesamtmeßbereich realisiert werden, so wird die Gesamtskala auf elf Teilstriche, durch Ausblenden des ersten und letzten der dreizehn Teilstriche, beschränkt, sofern ein Spreizungsfaktor von eins vorgesehen ist. Bei größeren Spreizungsfaktoren können auch bei einer einser, zweier, vierer oder fünfer Teilung dreizehn Teilstriche verwendet werden.
Auf die dreizehn Teilstriche der Skala entfallen einundsechzig Flächensegmente 20, die jeweils die Stellung des Meßwertzeigers markieren können. Bezogen auf die elf Teilstriche des Meßbereichsausschnittes sind es noch einundfünfzig Flächensegmente 20 für die Zeigerstellung.
insbesondere für Abgleichaufgaben ist es sehr vorteilhaft, wenn ein beliebiger Referenzwert in Skalenmitte vorgegeben werden kann, auf den dann der Meßbwert einzustellen ist. Da es sich bei einem solchen Referenzwert um einen "krummen" Wert mit mehreren Stellen hinter dem Komma handeln kann, würde dieser mit der fest vorgegebenen Skalenteilung kollidieren. Bei in Skalenmitte vorgegebenen Referenzwerten wird deshalb der Meßbereichsausschnitt nicht mit Skalennennwerten versehen, sondern mit Plus/Minus-Werten, die sich auf den Referenzwert beziehen und an die Skalenteilung angepaßt werden können.
Besonderheiten für die Displayansteuerung können sich im Übergangsbereich vom Meßbereichsausschnitt zum Gesamtmeßbereich ergeben. Fällt' der Anfangs- oder Endwert des Gesamtmeßbereiches mit dem Anfangs- oder Endwert des Meßbereichsausschnittes zusammen, dann wird der jeweils
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gleiche Wert des Gesamtmeßbereiches ausgeblendet und die Skala verkürzt sich um einen Teilstrich. Wird, insbesondere durch entsprechende Referenzwertvorgabe, ein Meßbereichsausschnitt gewählt, der teilweise über die Grenzen des Gesamtmeßbereiches hinausgeht, so springt die Meßwertanzeige zunächst auf den Endwert des Gesamtmeßbereiches und dann zur Überlaufmarke 21.
Wie Figur 1 zeigt, ist die Spreizung des Meßbereichsausschnittes durch einen Zoom-Schalter 14 einstellbar. Dabei entspricht die Zoom-Stellung 0 einem Spreizungsfaktor von 1. Zum Auffinden des Meßbereichsausschnittes, in dem gerade der Meßwert liegt, ist eine Steuerautomatik vorgesehen. Diese verfolgt den Meßwert und bringt bei vorgegebenem Spreizungsfaktor jeweils den Meßbereichsausschnitt zur Anzeige, bei dem der momentane Meßwert etwa in die Skalenmitte fällt. Bei einer fortlaufenden Umschaltung des Meßbereichsausschnittes, z.B. bei stetig steigendem Meßwert, wird also nicht vom Skalenende auf den Skalenanfang des nächsten Meßbereichsausschnittes, sondern auf dessen Mitte, also nur um einen halben Meßbereichsausschnitt, weitergeschaltet.
Eine zusätzliche Maßnahme zur Verhinderung eines unerwünschten Hin- und Herschaltens zwischen zwei benachbarten Meßbereichsausschnitten bei pendelndem Meßwert besteht darin, daß ein Zeitschalter 15 vorgesehen ist. Mit diesem läßt sich eine Zeit einstellen, durch die das Umschalten des Meßbereichsausschnittes verzögert wird. Es wird dann quasi abgewartet, ob der Meßwert nicht wieder in die Ausgangsposition zurückkehrt, bevor die Umschaltung erfolgt.
Der Zeitschalter 15 ist in Figur 1 als Scalemode de-
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klariert, weil er noch zusätzliche Schaltstellungen für die Vorgabe und das Einstellen eines Referenzwertes besitzt. Das Einstellen erfolgt bei "Ref.Set." durch einen Referenzwert-Eingabetaster 27. Ein Meßbereichsund Meßgrößenumschalter 25 ist mit einem Meßartenschalter 29 kombiniert, der auch eine Überprüfung der Batteriespannung erlaubt.
Ein akustisches Signal läßt sich durch den Signalschalter 28 vorgeben. Es wird je nach Schalterstellung ausgelöst, wenn der Meßwert größer oder kleiner ist als der eingestellte Referenzwert oder ermöglicht in der Stellung "VCP" eine Frequenz- bzw. Impulsänderung, durch die eine Annäherung des Meßwertes an den eingestellten Referenzwert oder auch die Änderung des absoluten Meßwertes akustisch verdeutlicht wird. Zum Einschalten des Meßgerätes dient der Einschalter 30 und zum Anschließen der Meßleitungen Anschlußbuchsen 31·
Da die Kosten des Meßgerätes wesentlich von dem erforderlichen Aufwand für die Ansteuerung des Displays abhängt, ist die Zahl der einzeln ansteuerbaren Flächensegraente auf das notwendige Minimum reduziert. Hierzu ist die Skala in ihrem Grundaufbau fest vorgegeben. Wie Figur 5 zeigt, kann aber die Länge der Skalenstriche 18 und damit begrenzt auch die Skalenaufteilung beeinflußt werden. Die Skalenstriche bestehen hierzu aus zwei getrennten Flächensegementen 18a, 18b. Während alle Flächensegmente 18a gemeinsam angesteuert werden, können die Flächensegmente 18b einzeln der gewünschten Skalenteilung entsprechend zur Anzeige gebracht werden.
Bei einem mit dem Zoom-Schalter 14 vorgewählten Spreizungsfaktor paßt die Spreizung der Meßbereichsaus-
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schnitte im allgemeinen nicht unmittelbar mit der vorgegebenen Skalenteilung zusammen. Eine SkalenanpaÄ-automatik sorgt deshalb dafür, daß durch eine Feinab-Stimmung des Spreiisungsfaktors eine Anpassung an die Skala erfolgt.
Das Meßgerät besitzt, wie Figur 4 zeigt, einen Mikrocomputer 11 mit mindestens einem Mikroprozessor, der die von der Meßeingabeeinheit 10 kommenden Meßdaten in Verbindung mit den an der Bedienungseinheit 13 vorgegebenen Parametern, insbesondere für die Skalen- und die Referenzwerte, bewertet und umrechnet und die aufbereiteten Meßdaten über einen Anzeigentreiber 12 dem Display 1 als Steuersignale zuführt. Die Datenaufnahme des Mikrocomputers erfolgt einerseits unmittelbar von der Meßwerteingabeeinheit und andererseits nach Umsetzung der von der Meßwerteingabeeinheit kommenden Signale in einem Buffer und Effektivwertwandler sowie einem nachgeschalteten A/D-Wandler. Zur akustischen Signalabgabe besitzt der Mikrocomputer noch einen Ausgang für einen Referenz-Piper 38.
Zur Erläuterung der auf dem Display dargestellten Zeichen ist noch darauf hinzuweisen, daß alle Flächensegmente, die insgesamt ansteuerbar sind, in Fig.1 und Fig.4 dargestellt sind. Da die Zeichen auf dem Display nicht durch eine Matrixsteuerung sondern durch Ansteuerung einzelner den jeweiligen Zeichen entsprechende Flächensegmente erfolgt, können die Zeichen nicht wahlweise übereinander, an der selben Stelle, sondern nur wahlweise nebeneinander sichtbar gemacht werden. Im praktischen Betrieb werden selbstverständlich von den dargestellten Zeichen für die Stromartenanzeige 32 und für die Meßgrößenanzeige 33 jeweils nur eines einge-
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blendet. Entsprechendes gilt auch für die Ziffern die bei einer Ansteuerung aller sieben Segmente jeweils eine acht ergeben und für die Zeigermarken 17, von denen nur 5 eine einzeln oder mehrere als Band angesteuert werden.
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Claims (16)

  1. 528/84
    Ansprüche
    ( 1 .,/Digitales Meßgerät zur quasi analogen Meßwertanzeige mit einem Display, auf dem durch ansteuerbare Flächensegmente eine Meßwertskala mit Beschriftung und eine entsprechend dem Meßwert ihre Stellung ändernde Zeigermarke oder Balkenanzeige darstellbar sind und die Meßwertskala aus einem vorgegebenen Gesamtmeßbereich einen gespreizten Meßbereichsausschnitt wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizung des Meßbereichsausschnittes (2) veränderbar ist und eine Steuerautomatik (11) vorgesehen ist, die den Meßbereichsausschnitt (2) bei gleichbleibendem Gesamtmeßbereich (5) selbsttätig so umschaltet, daß, unter Berücksichtigung eines für den Meßbereichsausschnitt von Hand ausgewählten oder durch die Steuerautomatik (11) optimierten Spreizungsfaktors, der Meßwert innerhalb des zur Anzeige gebrachten Meßbereichsausschnittes (2) zu liegen kommt und die zum jeweiligen Meßbereichsausschnitt passenden Skalenwerte nummerische dargestellt sind.
  2. 2. Digitales Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerautomatik (11) mit einem von Hand eingestellten oder bezüglich seines Spreizungsfaktors optimierten Meßbereichsausschnitt (2) dem Meßwert folgt, in dem dieser bei Überschreiten des unteren (23) oder oberen Grenzwertes (24) des Meßbereichsausschnittes (2) ein Schaltsignal auslöst, das die Umschaltung in einen Meßbereichsausschnitt (2) bewirkt, bei dem der Meßwert in Nähe zur Skalenmitte zu liegen kommt.
  3. 3. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    die automatische Umschaltung des Meßbereichsausschnittes durch eine Zeitschaltung verzögert ist und die Verzögerungszeit durch einen Schalter (15) stufig und/oder durch ein Potentiometer stetig einstellbar ist,
  4. 4. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf Befehl die Steuerautomatik den einzustellenden Spreizungsfaktor dahingehend optimiert, daß sie die Meßwertänderung pro Zeiteinheit erfaßt und den Meßbei*eichsausschnitt nur soweit spreizt, daß der Meßwert bei gib. •'her Änderungsgeschwindigkeit den Meßbereichsausschnitt in einem vorgebbaren Zeitraum nicht überschreitet.
  5. 5. Digitales Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerautomatik beidseitig zu einem in Skalenmitte eingestellten Referenzwert einen Meßbereichsausschnitt bildet und dessen Spreizungsfaktor stufig so wählt, daß der innerhalb des Meßbereichsausschnittes liegende Meßwert den größtmöglichen Abstand zum Referenzwert hat.
  6. 6. Digitales Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und der Abstand der Stufen des veränderbaren Spreizungsfaktors sowie der maximale von der Steuerautomatik wählbare Spreizungsfaktor von Hand einstellbar sind.
  7. 7. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß auf dem Display (1) durctf die Ansteuerung der die quasi analoge Meßwertanzeige vermittelnden Flächensegmente gleichzeitig mit dem gespreizten Meßbereichsausschnitt
    528/84 Y$
    (2) auch der zwischen Skalenanfangs- und Skalenendwert (3,4) liegende Gesamtmeßbereich (5) dargestellt ist, und beide Meßbereiche (2,5) auf eine Skala (9) fallen, wobei der gespreizte Meßbereichsausschnitt (2) im mittleren Teil der Skala (9) zu liegen kommt und ein- oder beidseitig sich an den Meßbereichsausschnitt (2) anschließend Anfang und/oder Ende des Gesamtmeßbereiches (5) angeordnet sind und die über den gespreizten Meßbereichsausschnitt (2) hinausgehenden Teile des Gesamtmeßbereiches (5) entsprechend gedrängt sind.
  8. 8. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßwerteingabeeinheit (10) vorgesehen ist, die zur Anpassung des Meßwertes dient und deren Ausgangssignal einerseits zur Erfassung der Bereichsparameter unmittelbar und andererseits unter Zwischenschaltung einer Anpaßschaltung und eines AD-Wandlers einem Mikrocomputer
    (11) zugeführt ist, der die Umsetzung des Meßwertes in einzelne zur Aktivierung der Flächensegmente des Displays (1) erforderliche Steuersignale bewirkt und über einen Anzeigentreiber (12) diesem zuführt, wobei über eine Bedienungseinheit (13) dem Mikrocomputer (11) verschiedene den Meßbereich, die Spreizung des Meßbereichsausschnittes und weitere die Ansteuerung der Flächensegmente bestimmende Parameter vorgebbar sind, wodurch auch die Steuerautomatik für das Umschalten der Meßbereichsausschnitte realisiert ist.
  9. 9. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächensegmente des Displays in ihrer Form an die vorgesehenen Skalenvarianten angepaßt sind, und bezüglich ihrer Flächenausdehnung teilweise sehr unter-
    schiedlich sind und daß zum Ansteuern der Flächensegmente diese gegenüber einer gemeinsamen Elektrode einzeln an Gegenpotential gelegt sind, oder zur Reduzierung der einzeln anzusteuernden Elektroden bei Anwendung geeigneter Multiplexverfahren mehrere Gegenelektroden gebildet sind.
  10. 10. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala eine feste Skalenteilung besitzt, die unabhängig vom gewählten Gesamtmeßbereich (5) und dem jeweiligen Meßbereichsausschnitt (2) gleich bleibt und durch Änderung der Länge der Skalenstriche und der Skalenbeschriftung eine Anpassung erfolgt und die invariablen Teile der Skala gemeinsam angesteuert oder durch Aufdruck fest vorgegeben sind.
  11. 11. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Darstellung der Zeigermarke (17) ansteuerbaren Flächensegmente (20) in gleichem Abstand parallel nebeneinander vom Skalenanfang (3) bis zum Skalenende (4) angeordnet sind, und die Zahl und Position dieser Flächensegmente (20) so gewählt ist, daß an jedem Skalenstrich (18) ein Flächensegment (20) zu liegen kommt und weitere Flächensegmente (20) zwischen den Skalenstrichen (18) angeordnet sind.
  12. 12. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, außer Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine lineare Spreizung innerhalb des Meßbereichsausschnittes (2) und eine lineare Drängung im außerhalb des Meßbereichsausschnittes (2) liegenden Gesamtmeßbereich (5) erfolgt,
    528/84
    und ein Überschreiten des Gesamtmeßbereiches (5) durch eine Überlaufmarke (21) signalisiert ist.
  13. 13. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anfangs- und Endwert von Meßbereichsausschnitt und Gesamtmeßbereich sowie im allgemeinen auch der Skalenmittenwert in Ziffern (22) angezeigt sind, zur Anzeige des momentanen Meßwertes (Istwertes) jedoch eine flächenmäßig wesentlich größere Ziffernanzeige (26) dient.
  14. 14. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder einige Skalenstriche (18) aus je zwei getrennt ansteuerbaren Strichsegmenten (I8a,i8b) bestehen, die gemeinsam angesteuert die Länge des jeweiligen Skalenstriches vergrößern und eine Skalenanpaßautomatik (11) dafür sorgt, daß bei einer Umschaltung des Meßbereiches die längeren Skalenstriche an einer Stelle zu liegen kommen, die eine leicht lesbare Unterteilung des eingestellten Meßbereichs gewährleistet.
  15. 15. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobeinstellung des Spreizungsfaktors von Hand oder in Abhängigkeit von bestimmten Parametern automatisch vorgegeben wird, und die Skalenanpaßautomatik (11) die Feineinstellung des Spreizungsfaktors so vornimmt, daß der zur Darstellung kommende Meßbereichsausschnitt (2) zu der fest vorgegebenen Skalenteilung paßt.
    .4
  16. 16. Digitales Meßgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    528/84 Zp
    die Ansteuerung der Teilstücke (18) und der Skalenwerte wahlweise so erfolgen kann, daß der Nullpunkt des Gesamtmeßbereiches und/oder Meßbereichsausschnittes am 5 Anfang, in der Mitte oder am Ende der jeweiligen Skala liegt.
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