DE10140527A1

DE10140527A1 - Anzeigevorrichtung für elektrochemische Mess- und Analysegeräte, wie pH- oder Leitfähigkeitsmessgeräte

Info

Publication number: DE10140527A1
Application number: DE2001140527
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Feucht; Burkhard Riese; Heinz Wohlrab
Original assignee: Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Current assignee: KNICK ELEKTRONISCHE MESSGERAETE GMBH & CO. KG, 1416
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Eine Anzeigevorrichtung für elektrochemische Mess- und Analysegeräte umfasst ein aktuelle oder gespeiste Geräte- und/oder Mess-Parameter (S, N, B, G, E, K, M) wiedergebendes Anzeigefeld (20), eine analoge Linearanzeige (21) für jeden Parameter auf dem Anzeigefeld (20) und einen jedem angezeigten Parameter (S, N, B, G, E, K, M) zugeordneten Anzeigevektor (21.1-21.7) als Linearanzeige, wobei alle Anzeigevektoren (21.1-21.7), von einem gemeinsamen zentralen Startpunkt (22) ausgehend, in unterschiedliche radiale Richtungen auf dem Anzeigefeld (20) verlaufen und der jeweilige Parameterwert (S, N, B, G, E, K, M) durch einen Zeiger (23.1-23.7) auf dem zugeordneten Anzeigevektor (21.1-21.7) repräsentiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für elektrochemische Mess- und Analysegeräte, wie pH- oder Leitfähigkeitsmessgeräte, mit einem Anzeigefeld, das aktuelle oder gespeicherte Geräte- und/oder Messparameter wiedergibt. Ferner ist für jeden dieser Parameter auf dem Anzeigefeld eine analoge Linearanzeige vorgesehen. Derartige Anzeigevorrichtungen sind auf dem Gebiet von Messgeräten vielfach bekannt. So bestehen typische analoge Linearanzeigen beispielsweise aus geraden Reihen von Leuchtdioden oder einer entsprechenden Flüssigkeitskristallanzeige, auf denen optisch wahrnehmbare Punkte oder Balken den jeweiligen Parameter in seinem Wert visualisieren.
Neben analogen Anzeigen sind digitale Anzeigen der Werte entsprechender Parameter üblich und sollen lediglich im Zusammenhang mit dem Hintergrund der vorliegenden Erfindung angesprochen werden.
Letzterer liegt nämlich in der Problematik, dass beispielsweise bei elektrochemischen Mess- und Analysegeräten im Industrieumfeld, die zur Überwachung komplexer Prozesse eingesetzt werden, eine Vielzahl von Parametern zu überwachen ist. So ist der Zustand der pH-Messkette für die pH-Messung von entscheidender Bedeutung und lässt sich durch mehrere, voneinander unabhängige Parameter, wie z. B. Kalibrierdaten, Einstellzeit usw. beschreiben. Nur wenn alle Parameter ausreichend gute Werte besitzen, ist eine einwandfreie pH-Messung sichergestellt.
Gerade im Industrieumfeld, wo unter Umständen kein hochqualifiziertes Personal zur Überwachung von Prozessen eingesetzt wird, ist es besonders wichtig, dass Anzeigevorrichtungen sehr übersichtlich und auffällig mögliche, von den Sollbedingungen abweichende Zustände des Systems oder der darin eingesetzten Mess- und Analysekomponenten visualisieren. Dies wird weder mit beispielsweise untereinander angereihten Balkenanzeigen, geschweige denn mit lediglich Zahlen wiedergebenden Digitalanzeigen erreicht.
Insoweit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass auch eine Vielzahl von Parametern "mit einem Blick" erfassbar und anormale Parameter auffällig visualisiert werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist die Anzeigevorrichtung einem sogenannten "Netzdiagramm" nachempfunden, wie es in statistischer Form von statistischen Auswertungen und Präsentationen her bekannt ist. So wird jedem angezeigten Parameter auf der Anzeigevorrichtung ein Anzeigevektor in Form einer Linearanzeige zugeordnet, wobei alle Anzeigevektoren von mindestens einem gemeinsamen Startpunkt ausgehend in unterschiedliche radiale Richtungen auf dem Anzeigefeld verlaufen. Der jeweilige Parameterwert ist durch einen entsprechenden Zeiger auf dem zugeordneten Anzeigevektor repräsentiert. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass unter dem Begriff "Linearanzeige" zu verstehen ist, dass sich der Zeiger auf einer Geraden verschiebt, es sich also um eine eindimensionale Anzeige handelt. Die Beziehung zwischen der Lage des Zeigers auf der Linearanzeige und dem davon repräsentierten Parameterwert braucht keine lineare Beziehung im mathematischen Sinn sein, wie auch aus der der Beschreibung anhängenden Tabelle deutlich wird.
Durch die im wesentlichen strahlenförmige Anordnung der Anzeigevektoren entsteht ein kompaktes Anzeigefeld für eine Vielzahl von Parametern, das übersichtlich und damit besonders rasch erfassbar ist.
Die Qualität und Erfassbarkeit der Visualisierung wird durch verschiedene Maßnahmen, wie sie in den Unteransprüchen angegeben sind, noch verbessert. So gewinnt die Anzeige an Übersichtlichkeit, wenn die Anzeigevektoren von einem einzigen zentralen Startpunkt ausgehend und in gleichmäßigen Winkelabständen über das Anzeigefeld verteilt angeordnet sind.
Durch die bevorzugte Verwendung eines Punktzeigers auf den einzelnen Anzeigevektoren und deren Verbindung zwischen jeweils zwei benachbarten Anzeigevektoren wird eine Darstellungsweise gewählt, bei der "Ausreißern" der Parameterwerte besonders stark ins Auge fallen. Sind die Anzeigevektoren nämlich in ihrem Anzeigemaßstab so normiert, dass alle Zeiger bei Vorliegen von Sollwerten etwa den gleichen Abstand zum zentralen Startpunkt aufweisen, so ist die entstehende Figur ein nahezu regelmäßiger, geschlossener Polygonzug. Weicht ein Wert von seinem Sollwert stark ab, so wandert der entsprechende Zeiger weit nach innen, so dass der mit einem Blick erfassbare Polygonzug zumindest eine Delle nach innen, wenn nicht einen scharfen, einwärts gerichteten Zacken aufweist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektrometrischen pH-Messgerätes im Messzustand mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, und
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Anzeigevorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Gesamtanordnung teilt sich in das eigentliche pH-Messgerät 1 und einen davon überwachten Prozess 2 auf. Das pH-Messgerät 1 ist dabei mit einer Glaselektrode 3 und einer Bezugselektrode 4 als dem Prozess 2 zugeordnete Messelektroden verbunden. Ferner ist ein Pt1000-Widerstand 6 angeschlossen. Die Messelektroden 3, 4 und der Pt1000-Widerstand 6 werden in eine Lösung 7 in einem Behälter 8 getaucht, deren pH-Wert gemessen werden soll.
Das pH-Messgerät 1 enthält als Spannungsmesseinrichtung einen als Impedanzwandler wirkenden Verstärker 9, einen Umschalter 10, einen Analog/Digital-Wandler 11, eine Zentraleinheit 12, eine Stromquelle 13 für den Pt1000-Widerstand 6, einen ROM-Speicher 14, einen zur Datensicherung batteriebetriebenen RAM-Speicher 15 und eine digitale Anzeigeeinheit 16. Im ROM-Speicher 14 sind das Steuerprogramm (ZE-Programm) für die als Mikroprozessor ausgebildete Zentraleinheit 12 sowie Tabellen für drei Kalibrierlösungen I, II und III gespeichert, deren pH-Werte pH_I, pH_II und pH_III als Funktion der Temperatur vorliegen. Weiterhin sind Grenz-pH-Werte pH_G1. . . Ph_G4 im ROM-Speicher 14 abgelegt, um den in der DE 29 37 227 C2 beschriebenen, automatischen Kalibriervorgang bei dem pH-Messgerät 1 vornehmen zu können. Der dort geschilderte Kalibriervorgang braucht nicht nochmals hier beschrieben zu werden.
Bei diesem automatischen Kalibriervorgang werden pH-Werte pH_1T1 und pH_2T2 der beiden Kalibrierlösungen ermittelt. Diese beiden Werte werden im RAM-Speicher 15 gespeichert. Wird nun anschließend eine Messlösung 7 mithilfe der Elektroden 3, 4 untersucht, so erhält die Zentraleinheit 12 aus der Messlösung 7 Spannungsmesswerte und Temperaturwerte über den Analog/Digital-Wandler 11 und ermittelt aus diesen und den im RAM- Speicher gespeicherten Kennwerten pH, Null-Durchgang N und Steilheit S der Messelektroden-Kennlinie eine temperaturnormierte Messspannung U_RT und daraus den zugehörigen Anzeigewert pH(U_RT), der in der digitalen Anzeigeeinheit 16 angezeigt wird.
Wie in der DE 195 36 315 C2 der Anmelderin in Zusammenhang mit dem vorstehend erörterten Messverfahren explizit erläutert ist, wird der Anzeigewert pH(U_RT) in einem Vergleicher 17 mit den pH-Werten pH_1T1 und pH_2T2 der bei der vorherigen automatischen Kalibrierung verwendeten Kalibrierlösung verglichen und der Betrag der pH-Differenz deltapH₁ und deltapH₂ des Anzeigewerts pH(U_RT) von den pH-Werten pH_1T1 und pH_2T2 ermittelt. Im Diskriminator 18 wird anschließend bestimmt, ob deltapH₁ und deltapH₂ größer als ein vorgegebener Grenzwert deltapH_Grenz sind. Mit anderen Worten wird hier die sogenannte "Messablage N" bestimmt, die bei der nachfolgenden Erörterung der eigentlichen Anzeigevorrichtung 19 des pH-Messgeräts 1 noch eine Rolle spielt.
Eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 19 weist nun ein Anzeigefeld auf, das als hochauflösendes LCD-Matrix-Anzeigefeld 20 ausgebildet ist. Darauf sind im gezeigten Beispiel sieben Kalibrier- und Messparameter des pH-Messgerätes 1 dargestellt, nämlich die Steilheit S und der Null- Durchgang N der Messelektroden 3, 4, die Impedanz B der Bezugselektrode 4, die Impedanz G der Glaselektrode 3, die sogenannte Einstellzeit E der Messelektroden 3, 4, der Kalibriertimer K und die vorstehend bereits angesprochene Messablage M. Jedem dieser Parameter ist ein als analoge Linearanzeige ausgebildeter Anzeigevektor 21.1 bis 21.7 zugeordnet, die in unterschiedliche radiale Richtungen auf dem Anzeigefeld 20 ausgehend von einem gemeinsamen zentralen Startpunkt 22 verlaufen. Der jeweilige Wert oder Zustand der Parameter S, N, B, G, E, K und M wird durch einen entsprechenden Zeiger 23.1 bis 23.7 auf dem zugeordneten Anzeigevektor 21.1 bis 21.7 repräsentiert. Wie aus Fig. 2 dabei deutlich wird, sind die Anzeigevektoren 21.1 bis 21.7 in gleichmäßigen Winkelabständen a über das Anzeigefeld 20 verteilt angeordnet. Ferner sind die Zeiger 23.1 bis 23.7 als Punktzeiger ausgebildet, d. h. dass auf den einzelnen Anzeigevektoren 21.1 bis 21.7 der Wert oder Zustand des Parameters lediglich durch einen Punkt - und nicht etwa durch einen Balken vom zentralen Startpunkt 22 aus - dargestellt wird. Zwischen diesen Punktzeigern 23.1 bis 23.7 sind auf dem Anzeigefeld 20 zwischen jeweils zwei benachbarten Anzeigevektoren 21.1 und 21.2, 21.2 und 21.3 usw. jeweils Verbindungsgeraden 24.1 bis 24.7 angezeigt, so dass sich für die Darstellung der Parametergesamtheit ein mehr oder weniger regelmäßiger Polygonzug ergibt, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.
Für ein rasche Erfassung der Parameterzustände sind die Anzeigevektoren 21.1 bis 21.7 in ihrem Anzeigemaßstab derart normiert, dass die Zeiger 23.1 bis 23.7 für zulässige Parameterwerte oder -zustände in einem Vektorbereich v liegen, der zwischen der halbe und gesamten Radiallänge r der Anzeigevektoren 21.1 bis 21.7 liegen. Um dies visuell hervorzuheben, laufen in Umlaufrichtung der Anzeige 20 zwischen den Anzeigevektoren 21.1 bis 21.7 50%-Maßlinien f und 100%-Maßlinien h als Querverbindungslinien um.
Ein Beispiel für die Normierung der Maßstäbe auf den Anzeigevektoren 21.1 bis 21.7 ist der der vorliegenden Beschreibung nachfolgenden Tabelle entnehmbar, bei denen die Zeigerwerte 100%, 50% und 0% entsprechenden Parameterwerten gegenübergestellt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die gewählten Parameterwerte lediglich beispielhaft sind und je nach verwendeten Messgeräten, -elektroden und zu überwachenden Prozessen mehr oder weniger deutlich von diesen Werten abweichen können.
Zum Verständnis der Tabelle sollen im folgenden einige Beispiele herausgegriffen werden. So weisen im Zusammenhang mit der Steilheit S die Messelektroden eine Normsteilheit von ca. 60 mV/pH auf. Hat sich beim Kalibrieren der Messelektroden 3, 4 herausgestellt, dass dieser Wert erreicht ist, so liegt der entsprechende Anzeigewert bei 100%. Ist die Steilheit geringer, so wird weniger als 100% angezeigt - laut Tabelle der Wert 50%, falls die Steilheit 5,5 mV/pH unter der normalen Steilheit liegt.
Bezüglich dem Nullpunkt N können die 0%- und 50%-Werte angezeigt werden, wenn der Nullpunkt um ± 2 pH bzw. ± 1 pH gegenüber dem Soll- Nullpunkt verschoben sind.
Die Impedanzen der Bezugs- und Glaselektroden B und G werden mit 100%, also optimal angezeigt, wenn sie den Sollwerten entsprechen. 0% und 50% werden angezeigt, wenn der Impedanzwert einen Bruchteil wie z. B. Rcal/4 und Rcal/2 bzw. ein Vielfaches - nämlich 3 Rcal bzw. 6 Rcal - oder einen hohen Wert wie 100 kΩ und 200 kΩ aufweist.
Eine weitere Kalibriergröße der Messelektroden ist deren Einstellzeit, die beispielsweise bei einem Wert von <36 sec optimal ist, so dass 100% angezeigt werden.
Der Anzeigevektor 21.6 für den Kalibriertimer K kann laut Tabelle so normiert sein, dass der 100%-Wert bei soeben abgeschlossener Kalibrierung, der 50%-Wert bei einer Restzeit von 20% des Kalibrierintervalls und bei abgelaufenem Kalibriertimer 0% angezeigt werden. Letzterer Fall ist in Fig. 2 durch den dick strichliierten Verlauf der Verbindungsgeraden 24.5, 24.6 dargestellt. Daraus wird auch sehr augenfällig, dass in diesem Fall, wo eine sofortige Kalibrierung notwendig ist, das Anzeigebild der Anzeigevorrichtung 19 extrem unsymmetrisch ist. Dem Bedienungspersonal sticht also auffällig ins Auge, dass mit dem Prozess oder der Messung etwas nicht stimmt und eine Aktion notwendig ist.
Abschließend ist noch im Zusammenhang mit der Messablage zu erläutern, dass der 100%-Wert für M angezeigt wird, wenn sich der Messwert pH innerhalb des Kalibrierbereiches von z. B. pH=4 und pH=7 bewegt. Liegt der Messwert außerhalb dieser Grenzen, so wird für eine Abweichung von beispielsweise ± 5 pH zur oberen bzw. unteren Grenze der Wert 50%, bei einer Abweichung von ± 10 pH der Wert 0% angezeigt. Steilheit

Nullpunkt

Bezugsimpedanz

Glasimpedanz

Einstellzeit

Kalibriertimer

Meßablage (pH)

Claims

1. Anzeigevorrichtung für elektrochemische Mess- und Analysegeräte, wie pH- oder Leitfähigkeitsmessgeräte, umfassend
ein aktuelle oder gespeicherte Geräte- und/oder Mess-Parameter wiedergebendes Anzeigefeld (20), und
eine analoge Linearanzeige (21) für jeden Parameter (S, N, B, G, E, K, M) auf dem Anzeigefeld (20),
gekennzeichnet durch
einen jedem angezeigten Parameter (S, N, B, G, E, K, M) zugeordneten Anzeigevektor (21.1-21.7) als Linearanzeige, wobei alle Anzeigevektoren (21.1-21.7) von mindestens einem gemeinsamen Startpunkt (22) ausgehend in unterschiedliche radiale Richtungen auf dem Anzeigefeld (20) verlaufen und der jeweilige Parameterwert (S, N, B, G, E, K, M) durch einen Zeiger (23.1-23.7) auf dem zugeordneten Anzeigevektor (21.1-21.7) repräsentiert ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevektoren (21.1-21.7) von einem einzigen gemeinsamen, zentralen Startpunkt (22) ausgehen.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevektoren (21.1-21.7) in gleichmäßigen Winkelabständen (a) über das Anzeigefeld (20) verteilt angeordnet sind.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Parameter (S, N, B, G, E, K, M) durch eine Punktzeiger auf den einzelnen Anzeigevektoren (21.1-21.7) repräsentiert sind.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigefeld (20) zwischen den Zeigern (23.1-23.7) jeweils zweier benachbarter Anzeigevektoren (21.1-21.7) eine Verbindungsgerade (24.1-24.7) angezeigt ist.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Tel der Anzeigevektoren (21.1-21.7) in ihrem Anzeigemaßstab derart normiert sind, dass der jeweilige Optimalwert des zugeordneten Parameters (S, N, B, G, E, K, M) durch eine Zeigerposition am radial äußeren Ende des Anzeigevektors repräsentiert ist.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Anzeigevektoren (21.1-21.7) in ihrem Anzeigemaßstab derart normiert sind, dass die Zeiger (23.1-23.7) zulässiger Parameterwerte in einem Vektorbereich (v) zwischen der halben und gesamten Radiallänge des Anzeigevektors (21.1-21.7) liegen.

8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevektoren (21.1-21.7) normierte Maßstäbe aufweisen, wobei gleichwertige Maßstabpunkte jeweils zweier benachbarter Anzeigevektoren (21.1-21.7) durch Querverbindungslinien (f, h) verbunden sind.

9. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für ein pH-Messgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter (S, N, B, G, E, K, M) der Anzeigevektoren (21.1-21.7) ausgewählt sind aus Kalibriergrößen, wie die Steilheit (S), der Nulldurchgang (N), die Impedanz (B, G) und Einstellzeit (E) der pH-Messelektroden (3, 4) und/oder aus aktuellen Messparametern (M), wie eigentlichen Messwerten und abgelaufenen Messzeit- und Kalibrierintervallen (K).