DE19652264B4 - Verfahren zum Anzeigen einer physikalischen Meßgröße - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Anzeigen einer physikalischen Meßgröße auf einem Meßgerät, wobei das Meßgerät ein, eine Anzeigeeinrichtung in seine Anzeigepositionen bringendes Meßwerk und eine ablesbare, analoge Anzeige aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine herstellungsbedingte Abweichung (a) der Position des Meßwerks (14) und der Anzeige (18) ermittelt wird und aufgrund dieser Abweichung (a) eine Korrekturfunktion (K) ermittelt wird, mit der ein das Meßwerk (14) ansteuerndes, der gemessenen physikalischen Größe (S) entsprechendes Soll-Anzeigesignal (S_AW) abgeglichen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen einer physikalischen Meßgröße mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
• Stand der Technik
• Es ist bekannt, physikalische Meßgrößen der unterschiedlichsten Art mittels eines Meßgerätes anzuzeigen. Hierzu werden unter anderem mechanische Meßgeräte eingesetzt, die ein Meßwerk aufweisen. Die Meßwerke werden mit einem der gemessenen physikalischen Meßgröße entsprechenden Signal beaufschlagt, wodurch eine Anzeigeeinrichtung, in der Regel ein Zeiger, in eine definierte Anzeigeposition gebracht wird. Üblicherweise treiben die Meßwerke eine Drehachse an, auf der die Anzeigeeinrichtung drehfest angeordnet ist. Um die Anzeigeposition ablesen zu können, ist das Meßgerät mit einer analogen Anzeige versehen. Bei der Herstellung der Meßgeräte werden die Meßwerke und die Anzeigen separat hergestellt und später zu dem Meßgerät komplettiert. Gegebenenfalls besitzt das Meßwerk eine neutrale Anzeige, die nachträglich mit einem entsprechend der zu messenden physikalischen Messgröße ausgewählten Zifferblattaufdruck versehen wird.
• Bei den bekannten Messgeräten ist nachteilig, dass durch die nachträgliche Komplettierung des Messwerks mit der analogen Anzeige es zu Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Anzeige und des Messwerks zueinander kommt. Diese Ungenauigkeiten können zu Ablesefehlern führen.
• Die DE 43 40 708 A1 zeigt ein Zeigerinstrument mit einem Messwerk und einem mit einer Zeigerwelle des Messwerks verbundenen Zeiger. Die Lage der Zeigerwelle ist mittels eines Antriebs so veränderbar, dass die Zeigerwelle äquidistant entlang einer Kurve zum jeweils vom Zeiger anzuzeigenden Skalenwert bewegt wird. Es wird hierdurch erreicht, dass bei einer formangepassten Skalierung, z.B. bei einer elliptischen Skala, die Zeigerspitze trotz konstanter Zeigerlänge der Skala mit gleichbleibendem Abstand zum jeweils anzuzeigenden Skalenwert folgen kann.
• Die DE 196 00 687 A1 zeigt eine Nadelanzeigevorrichtung und ein Anzeigenadelrücksetzverfahren für eine solche Vorrichtung. Hierdurch kann eine während der normalen Benutzung auftretende Abweichung der Anzeigenadel korrigiert werden. Dazu wird über eine Farbcodierung eine Position der Anzeigenadel erfasst und die Anzeigenadel wird hierbei auf eine Nullstellung eingestellt.
• Aus der DE 44 00 482 A1 ist ein Korrekturverfahren zwischen dem elektrischen Phasenwinkel und dem mechanischen Antriebswinkel eines Schrittmotors bekannt. Bei dem Korrekturverfahren werden Nichtlinearitäten zwischen dem elektrischen Phasenwinkel und dem mechanischen Antriebswinkel ausgeglichen.
• Aus der DE 196 08 691 A1 ist eine Anzeigevorrichtung mit einem Zeiger bekannt, die ebenfalls über eine Farbcodierung verfügt, die mittels Lichtaufnahmeelementen erfasst wird. Anhand der Farbcodierung wird eine Position des Zeigers ermittelt.
• Aus der DE 29 46 328 A1 ist eine analoge Anzeigevorrichtung bekannt, bei der ein Zähler zur Bestimmung der Zeigerposition in einer bestimmten Stellung des Zeigers mit der Position synchronisiert wird.
• Vorteile der Erfindung
• Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass mittels eines Messgerätes der gattungsgemäßen Art eine hochgenaue Ablesung möglich ist. Dadurch, dass eine herstellungsbedingte Abweichung der Position des Messwerks und der Anzeige ermittelt wird und aufgrund dieser Abweichung eine Korrekturfunktion ermittelt wird, mit der ein das Messwerk ansteuerndes, der gemessenen physikalischen Größe entsprechendes Soll-Anzeigesignal abgeglichen wird, ist es vorteilhaft möglich, diese Positionsabweichung bei der Anzeige zu berücksichtigen. Somit wird sichergestellt, dass die Anzeigeeinrichtung einerseits entsprechend der gemessenen Messgröße ausschlägt und dieser Ausschlag der Anzeigeeinrichtung gleichzeitig entsprechend der ermittelten herstellungsbedingten Abweichung der Position der Anzeige und des Meßwerks korrigiert ist. So können jederzeit die exakten gemessenen Meßgrößen abgelesen werden. Insbesondere bei einer sich über einen Drehwinkelbereich bewegenden Anzeigeeinrichtung würde es ohne die erfindungsgemäße Korrektur in unterschiedlichen Anzeigebereichen zu unterschiedlichen Ablesefehlern kommen. Die korrekte Anzeige erfolgt somit unabhängig von der Position des Meßwerks zu der Anzeige, wobei klar ist, daß hier eine Fehlerkorrektur in bestimmten vorgegebenen Abweichungsbereichen der Idealposition des Meßwerks von der Anzeige erfolgt.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
• Zeichnungen
• Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Schnittdarstellung und Draufsicht auf ein Meßgerät und
• 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Beschreibung des Ausführungsbeispiels
• In der 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Meßgerät in einer Schnittdarstellung und einer schematischen Draufsicht gezeigt. Nachfolgend soll nur auf die für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wesentlichen Bestandteile des Meßgerätes 10 eingegangen werden, da der allgemeine Aufbau eines Meßgerätes bekannt ist. Das Meßgerät 10 besitzt ein an einer Platine 12 befestigtes Meßwerk 14. Das Meßwerk 14 weist eine Drehachse 16 auf, die in der Draufsicht gesehen eine bestimmte Position in einer gedachten Ebene besitzt. Die Drehachse 16 trägt einen – in 1 nicht näher gezeigten – Zeiger (Anzeigeeinrichtung), der drehfest mit der Drehachse 16 verbunden ist. Das Meßgerät 10 besitzt ferner eine Anzeige 18, auf der eine Skalierung aufgebracht ist. Die Skalierung ist entsprechend der mit dem Meßgerät 10 zu messenden physikalischen Meßgröße ausgewählt und. beispielsweise mittels Siebdruck auf die Anzeige 18 aufgebracht. Die in der Draufsicht lediglich bereichsweise angedeutete Skalierung 20 ist entsprechend der vorgesehenen Drehbewegung des Zeigers in einem entsprechenden Winkelbereich auf der Anzeige 18 aufgebracht. Der Skalierung ist hierbei ein gedachter Mittelpunkt 22 zugeordnet, der im Idealfall mit der Drehachse 16 zusammenfällt.
• Durch das nachträgliche Komplettieren des Meßwerks 14 mit der Anzeige 18 beziehungsweise das nachträgliche Aufbringen der Sklalierung 20 auf die Anzeige 18 sind mechanisch bedingte Abweichungen zwischen der Drehachse 16 und dem Mittelpunkt 22 gegeben. Diese in der Draufsicht gesehen in eine Ebene projizierte Abweichung ergibt in der Ebene gesehen einen Abstand a der Drehachse 16 zu dem Mittelpunkt 22. Durch die Projektion der Abweich in eine Ebene kann sowohl der Position der Drehachse 16 als auch des Mittelpunktes 22 in einem zweidimensionalen karte sischen Koordinatensystem mit einer x- und einer y-Achse eine bestimmte Position zugeordnet werden. Es ist hierbei unerheblich, ob der Nullpunkt des Koordinatensystems mit dem Mittelpunkt 22 oder der Drehachse 16 zusammenfällt oder unabhängig von diesen beiden Bezugspunkten gewählt ist. Jedenfalls sind so der Mittelachse 16 und der Drehachse 22 bestimmte x- und y-Koordinaten zuordbar.
• Die Erfassung und Verarbeitung der Abweichung 24 beziehungsweise des hieraus resultierenden Abstands a werden anhand von dem in 2 gezeigten Flußdiagramm verdeutlicht.
• In der 2 ist das Meßwerk 14 mit der auf der Drehachse 16 angeordneten Anzeigeeinrichtung 26 angedeutet. Die Ansteuerung des Meßwerks 14 erfolgt folgendermaßen:
  Ein der zu messenden und anzuzeigenden physikalischen Meßgröße entsprechendes Signal S wird einer Erfassungs-/Auswerteeinheit 28 zugeführt. Dort erfolgt eine Aufbereitung des Signals S. Dem anliegenden Signal, beispielsweise ein Frequenz- oder Spannungssignal, wird im Rechner ein numerischer Wert zugeordnet, zum Beispiel Meßwert 100 Hz entspricht Drehzahl 3000 U/min. Dieses so erhaltene, aufgearbeitete Signal S_A wird einer Anzeigewert-Ermittlungseinheit 30 zugeführt, die ein auf das Meßwerk 14 abgestimmtes Soll-Anzeigesignal S_AW bereitstellt, das dem gemessenen Signal S der überwachten beziehungsweise gemessenen physikalischen Meßgröße entspricht. Dieses Soll- Anzeigesignal S_AW wird einem Korrekturglied 32 zugeführt. Mittels der von einer Ermittlungseinheit 36 zur Verfügung gestellten Korrekturparameter K-Par, deren Ermittlung nachfolgend noch erläutert wird, erfolgt ein Abgleich des Soll-Anzeigesignals S_AW des Meßwerks 14, so daß ein korrigiertes Soll-Anzeigesignal S_AWK am Ausgang des Korrekturgliedes 32 anliegt.
• Mit diesem korrigierten Signal wird das Meßwerk 14 angesteuert, das daraufhin, entsprechend seines hier nicht näher zu betrachtenden Aufbaus, eine Drehbewegung der Anzeigeeinrichtung 26 um die Drehachse 16 (1) bewirkt. Die Anzeigeeinrichtung 26 nimmt somit eine bestimmte Position auf der Anzeige 18 beziehungsweise zu der in 1 gezeigten Skalierung 20 ein, die einerseits dem der gemessenen physikalischen Meßgröße entsprechenden Signal S entspricht und andererseits um den Korrekturwert K korrigiert wurde.
• Die Korrekturparameter K-Par werden über eine Erfassungseinheit 34 beeinflußt, der einerseits ein der Position der Drehachse 16 des Meßwerks 14 entsprechendes Positionssignal MW zugeführt wird. Ferner wird der Erfassungseinheit 34 ein Positionssignal ZD zugeführt, das der Position des Mittelpunktes 22 der Skalierung 20 entspricht. Aus diesen Signalen MW und ZD werden die Abstände Δx und Δy ermittelt, die der Abweichung entsprechen. Diese den Abstanden Δx und Δy entsprechenden Signale werden der Ermittlungseinheit 36 zugeführt, die die Korrekturparameter K-Par ermittelt. Entsprechend der bekannten Position der Drehachse 16 und des Mittelpunktes 22 und der sich hieraus ergebenden, ebenfalls bekannten Abweichung 24 kann über eine Funktionsberechnung, wobei die Beziehung gilt, daß der Korrekturwert K eine Funktion des Soll-Anzeigewertes S_AW ist, exakt den für den jeweiligen anzuzeigenden Soll-Anzeigewert S_AW zutreffenden Korrekturwert K bestimmt werden. Hierzu wird das Soll-Anzeigesignal S_AW dem Korrekturglied 32 zugeführt, die die korrigierte Soll-Anzeigeposition S_AW-K der Anzeigeeinrichtung 26 aus dem Sollanzeigewert S_AW und den über die Erfassungseinheit 34 und die Ermittlungseinheit 36 zur Verfügung gestellten Korrekturparameter K-Par berechnet. Dieses nimmt unmittelbar über das Korrekturglied 32 Einfluß auf das Soll-Anzeigesignal S_AW, so daß das korrigierte Soll-Anzeigesignal S_AWK dem Meßwerk 14 zur Verfügung gestellt werden kann.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es in einfacher Weise möglich, die nicht linearen Zusammenhänge zwischen der Abweichung a und der Anzeigeposition der Anzeigeeinrichtung 26 zu der Skalierung 20 zu berücksichtigen. So ist entsprechend der tatsächlichen Größe des Soll-Anzeigewertes S_AW die Bereitstellung eines exakt auf dieses abgestimmten Korrekturwertes K möglich. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das, daß für unterschiedlich große Soll-Anzeigewerte S_AW unterschiedliche Korrekturwerte K zur Verfügung gestellt werden, wobei diese sich aus der exakt ermittelten Abweichung a unmittelbar ergeben. Somit ist durch das erfindungsgemäße Verfahren eine genaue Anzeige über den gesamten Anzeigebereich des Meßge rätes 10 unabhängig von der Position des Meßwerks 14 beziehungsweise dessen Drehachse 16 und der Position der Skalierung 20 beziehungsweise dessen Mittelpunkt 22 möglich.

Claims (5)

1. Verfahren zum Anzeigen einer physikalischen Meßgröße auf einem Meßgerät, wobei das Meßgerät ein, eine Anzeigeeinrichtung in seine Anzeigepositionen bringendes Meßwerk und eine ablesbare, analoge Anzeige aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine herstellungsbedingte Abweichung (a) der Position des Meßwerks (14) und der Anzeige (18) ermittelt wird und aufgrund dieser Abweichung (a) eine Korrekturfunktion (K) ermittelt wird, mit der ein das Meßwerk (14) ansteuerndes, der gemessenen physikalischen Größe (S) entsprechendes Soll-Anzeigesignal (S_AW) abgeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-Anzeigesignal (S_AW) mit einem Korrekturwert (K) zu einem korrigierten Soll-Anzeigesignal (S_AWK) verknüpft wird, mit dem das Meßwerk (14) angesteuert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert (K) von einem Positionssignal (MW) des Meßwerks (14) und einem Positionssignal (ZD) der Anzeige (18) beeinflußt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert (K) als nichtlineare Funktion des Soll-Anzeigesignals (S_AW) gewonnen wird, wobei das dem Abstand (a) entsprechende Signal als Parameter dient.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedlich große Soll-Anzeigesignale (S_AW) unterschiedlich große Korrekturwerte (K) ermittelt werden.