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Barometer
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Die Erfindung betrifft ein Barometer mit einer Luftdruckänderungen
in eine translatorische Bewegung umsetzenden Wandleranordnung und mit einer Vorrichtung
zur Anzeige des jeweiligen Luftdruckwertes in Torr und in mbar.
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Herkömmliche Barometer weisen eine geschlossene, luftleere und flache
Metalldose mit dehnbaren, wellblechartigen Grundflächen auf, deren eine auf einer
Bodenplatte befestigt ist.
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Boden und Deckel der Dose werden durch eine Feder auseinandergehalten.
Bei steigendem Luftdruck >erdendie Dose und mit ihr die Feder stärker zusammengedrückt.
Diese Bewegung wird durch eine Winkelhebelanordnung auf einen Zeiger übertragen,
der
mit einer entsprechenden Skala zusammenarbeitet. Solche bekannten
Barometer werden dann unübersichtlich, wenn der jeweilige Luftdruck sowohl in Torr
als auch in mbar abgelesen werden soll.
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Desweiteren ist eine Elektronik-Wetterwarte bekannt, welche eine Luftdrucktendenzanzeige
aufweist, die aus drei Leuchtdioden besteht, deren eine steigenden Luftdruck, deren
andere fallenden Luftdruck und -deren dritte gleichbleibenden Luftdruck anzeigt.
Bei dieser elektronischen Wetterwarte ist der herkömmliche Zeiger durch einen sogenannten
"rutschenden Zeiger" ersetzt worden, der zwischen zwei Kontakten hin und her pendelt
und nach dem Anstoßen an dem einen oder anderen Kontakt mitgenommen wird. Durch
eine mit den Kontakten verbundene Logikschaltung wird bei steigendem Luftdruck die
entsprechende Leuchtdiode bestromt, während bei fallendem Luftdruck die entsprechende
andere Leuchtdiode eingeschaltet ist. Mit Hilfe dieser elektronischen Wetterwarte
ist keine direkte Meßwertanzeige möglich. Die Tendenz-Luftdruckanzeige arbeitet
sowohl bei hohen als auch bei mittleren und niedrigen Luft-.druckwerten ohne Absolut-Wertanzeige.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Barometer aer.
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eingangs genannten Art zu schaffen, welches in einfacher und übersichtlicher
Weise eine Luftdruckanzeige sowohl in ,Torr- als auch in mbar ermöglicht. Hierbei
soll der Benutzer bzw. Betrachter des Barometers den jeweiligen Luftdruckwert möglichst
schnell und demzufolge in übersichtlicher Weise erkennen können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anzeigevorrichtung
einen. Skalenträger und einzelne, hintereinander angeordnete, eine Kette bildende
Anzeigeelemente bzw. Anzeigepunkte aufweist, die gegenüber den vorzugsweise senkrecht
zueinander auf dem Skalenträger vorhandenen Markierungswerten in Torr und in mbar
diagonal verläuft. -Hierdurch ergibt sich
der Vorteil der übersichtlichen
und deutlichen Bezeichnung jedes Anzeigepunktes sowohl in mbar als auch in Torr.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung bilden die einzelnen Anzeigeelemente
eine lineare Kette, wobei die Anzeigeelemente Leuchtdioden oder Lämpchen oder Flüssigkristalle
oder Ferrokristalle sind, die hinter Löchern bzw. Ausnehmungen des Skalenträgers
angeordnet sind, und wobei die Anzeigeelemente mit einer Schwellwert-Verstärkerschaltung
verbunden sind, deren Eingang an einen veränderbaren Spannungsgeber angeschlossen
ist, welcher eine Wirkverbindung mit dem durch Luftdruck bewegbaren Teil des Barometers
aufweist.
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In vorteilhafter Weise ist die Schwellwertverstärkerschaltung derart.ausgebildet,
daß jeweils einem vorgegebenen Toleranzspannungsbereich nur ein Anzeigeelement zugeordnet
ist, so daß in Abhängigkeit vom jeweils herrschenden Luftdruck immer nur ein Anzeigeelement
wirksam ist. In ebenso vorteilhafter Weise ist es denkbar, daß z.B. mit steigendem
Luftdruck von den Anzeigeelementen eine entsprechende Anzahl eingeschaltet wird
und dem Betrachter des Barometer als leuchtende Punktkette erscheint.
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Auch ist es denkbar, bei nur einer jeweils wirksamen Leuchtdiode oder
äquivalentem Anzeigemittel dieses jeweils mit einer vorgegebenen Frequenz aufleuchten
zu lassen (Blinklicht).
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Gemäß einer weiteren Ausbildung ist der Spannungsgeber ein veränderbarer
Widerstand, dessen Schleifer entweder direkt mit einem Anschluß teil der Luftdruckdose
des Barometers oder über den Verstellweg vergrößernde Zwischenhebel mit dem Anschlußteil
verbunden ist.
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Zur Erzielung einer einfacheren Anpassung der möglichen Widerstandsänderung
des veränderbaren Widerstandes an die
Schwellwertverstärkerschaltung
ist zwischen dem veränderbaren Widerstand und der Schwellwertverstärkerstufe eine
Verstärkerverhalten aufweisende Impedanzwanderstufe, vorzugsweise ein pperationsverstärker,
vorgesehen.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird die Verstellung des veränderbaren
Widerstandes von einem eine Drehbewegung ausführenden Zeigerteil abgeleitet, derart,
daß ein gegenüber der Zeigerebene einen spitzen Winkel aufweisende Steuerkante eines
unter Federwirkung stehenden Abtastteiles in Abhängigkeit von der Zeigerstellung
einen mehr oder weniger großen Abtastweg ausführt, wobei während der Abtastung der
Zeiger auf einem Gegenstück aufliegt und wobei ein Auslösehebel vorgesehen ist,
durch' den einerseits die Anzeigevorrichtung bestromt und andererseits das Abtastteil
mit dem an ihm befestigten Verstellteil bzw. Schleifer des veränderbaren Widerstandes
zur Abtastfolgebewegung freigegeben wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß
mit Hilfe- einer schrägen Steuerkante die Zeigerstellung abgetastet wird und in
Abhängigkeit von der Steuerschräge jeder beliebige Verstellweg für einen veränderbaren
Widerstand ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei jeder
Abtastung der elektrische Stromkreis schließbar ist, wodurch der Energieverbrauch
gering gehalten wird,- da nur bei Tastendruck eine Anzeige erfolgt. Dies ist besonders
dann vorteilhaft, wenn Batterien zur Anwendung gelangen.
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Als Schwellwertverstärkerschaltung kann z.B. der integrierte Schaltkreis
UAA 170 oder UAA 180 verwendet werden (vgl.
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Siemens Datenbuch 1979/80 "Lineare Schaltungen", Seite 210 ff).
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist hinter dem diagonal und linear
gelochten Skalenträger ein herkömmliches mechanisches Barometer vorgesehen, dessen
Zeiger unterhalb des Skalenträgers an den Anzeigelöchern vorbeibewegbar ist. Hierdurch
ergibt
sich in einfacher Weise ohne Verwendung von aktiven Anzeigeelementen
für den Benutzer bzw. Betrachter der Eindruck eines entsprechend dem vorherrschenden
Luftdruck wandernden Anzeigepunktes.
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In vorteilhafter Weise ist die Breite des Zeigers so auf den Durchmesser
der Löcher abgestimmt, daß der Zeiger immer nur jeweils durch ein Anzeigeloch sichtbar
wird.
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Zweckmäßigerweise bildet die Zeigerachse mit den jeweiligen Ecklöchern
ein gleichschenkliges Dreieck.
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Zweckmäßigerweise ist der Zeiger auf der den Löchern zugewandten Seite
leuchtend ausgebildet. Dies kann einerseits dadurch ermöglicht werden, daß der Zeiger
mit einer Signal- oder Leuchtfarbe versehen ist. Andererseits kann dies dadurch
erreicht werden, daß der Zeiger mit aktiven Leuchtelementen-versehen ist oder aber
durch eine Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird.
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Eine andere Möglichkeit der leuchtenden Ausbildung ist darin zu sehen,
daß der Zeiger mit lichtleitenden Fasern versehen ist, deren Enden den Löchern der
Markierungsträger zugewandt sind, wobei im Drehbereich des Zeigers eine Beleuchtungsvorrichtung
vorgesehen ist, die das im Achsbereich vorgesehene Ende des Lichtleitfaserbündels
beleuchtet.
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Auch ist es denkbar, daß unterhalb der Lochreihe ein das Licht diffus
ausstrahlender Stab oder dergleichen vorgesehen ist, der von einer Lampenanordnung
beleuchtet wird, wobei zwischen Lochreihe und diffus strahlendem Stab der Zeiger
vorgesehen ist, der vorzugsweise durchscheinend farbig ausgebildet ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Fig. 1 bis 7 schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 3 ein
zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 5 ein
viertes Ausführungsbeispiel, Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel, und Fig. 7
ein sechstes Ausführungsbeispiel.
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Gemäß Fig. 1 ist mit 1 ein Skalenträger eines Barometers bezeichnet.
Auf der Ordinate des Skalenträgers 1 sind die Luftdruckwerte in Torr und auf der
Abszisse in mbar aufgetragen. Diagonal zu den beiden Luftdruckwertereihen ist eine
entsprechende Anzahl von eine punktförmige Kette bildenden öffnungen vorgesehen.
Diese öffnungen sind mit 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 und
17 bezeichnet.
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Diese öffnungen bilden gewissermaßen eine lineare Loch-Kette.
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Hinter den Löchern bzw. öffnungen 2 bis 17- befinden sich gemäß Fig.
2 Leuchtdioden 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 und 33.
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Die Leuchtdioden 18 bis 33 sind mit einem integrierten Schaltkreis
verbunden, der in Abhängigkeit von der Eingangsspannung die einzelnen Leuchtdioden
in Form eines wandernden Leuchtpunktes steuert. Als integrierte Schaltung wird vorzugsweise
der handelsübliche Schaltkreis UAA 170 oder UAA 170 L verwendet, der im Siemens-Datenbuch
1979/80 "Lineare Schaltungen" auf den Seiten 210 ff beschrieben ist. Dieser integrierte
Schaltkreis ist gemäß Fig. 2 mit 34 bezeichnet. Dieser
Schaltkreis
34 weist Anschlußstellen Al bis A16 auf. Die Anschlußstellen A4 -und A9 sind mit
Masse verbunden, während die Anschlußstelle A2 ein Potential +UB aufweist. Die Leuchtdioden
18, 19, 20 und 21 sind einerseits gemeinsam mit der Anschlußstelle A12 und andererseits
einzeln mit den Anschlußstellen Al, A16, A15 und A14 verbunden.
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Die Leuchtdioden 22 bis 25 sind einerseits gemeinsam mit der Anschlußstelle
A13 und andererseits einzeln mit den Anschlußstellen A14, A15, A16 und A1 verbunden.
Die Leuchtdioden 26 bis 29 sind einerseits gemeinsam mit der Anschlußstelle All
und andererseits einzeln mit den Anschlußstellen Al, A16, A15 und A14 verbunden.
Die Leuchtdioden 30 bis 33 weisen eine gemeinsame Verbindung mit der Anschlußstelle
A10 auf, während ihre anderen Anschlüsse mit den Anschlußstellen A14, A15, A16 und
Al verbunden sind.
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Zwischen den Anschlußstellen A5 und A6 ist ein mit 35 und zwischen
den Anschlußstellen A6 und A8 ein mit 36 bezeichneter Widerstand vorgesehen.
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Von der Anschlußstelle A5 führt eine elektrische Verbindung zu einer
Federanordnung 37, die im Gehäuse 38 des Barometers fest eingespannt ist. Die Feder
37 ist elektrisch-leitend au-sgebildet und gegenüber dem Gehäuse 38 isoliert. An
der Feder 37 greift ein Winkelansatz 39 an, an dem der Schleifer 40 eines veränderbaren
Widerstandes 41 befestigt ist. In nicht dargestellter Weise ist der Schleifer 40
gegenüber dem Winkel ansatz 39 zur Justage verschiebbar.
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Das eine Ende des veränderbaren Widerstandes 41 ist mit Masse und
das andere Anschlußende mit dem Anschluß AS.der integrierten Schaltung 34 verbunden.
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Die Feder 37 wirkt auf den Stift 42 eines Teiles 43, das mit der einen
Seite einer Barometerdose 44 verbunden ist. Der Stift 42 ist gegenüber der Feder
37 isoliert. Es ist aber auch
möglich, die.elektrische Verbindung
von der Anschlußstelle A3 der integrierten Schaltung 34 zum Schleifer 40 des Veränderbaren
Widerstandes auf der Feder 37 und dem Teil 39 isoliert auszubilden.
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Die dem Teil 43 abgewandte Seite der Barometerdose 44 ist über ein
Teil 45 mit dem Barometergehäuse 46 verbunden.
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In Abhängigkeit vom herrschenden Luftdruck ist der Schleifer 40 des
veränderbaren Widerstandes~41 in eine entsprechende Stellung bewegt, in der z.B.
die Leuchtdiode 25 aufleuchtet, welche hinter der Öffnung 9 des Skalenträgers 1
angeordnet ist. Demnach wird ein Luftdruck von 760 Torr oder 1013 mbar angezeigt.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die den Teilen des ersten
Aus führungsbeispiels entsprechenden Teilen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Zur Unterscheidung weisen Sie jedoch Indizes auf.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist
der Schleifer 40' des veränderbaren Widerstandes 41' an einem Abtastschieberteil
47.befestigt, welches eine schräge Abtast- und Steuerkante 48 aufweist. Der Abtastschieber
47 steht unter der Wirkung einer Feder 49. Der Abtastschieber 47 wird in seiner
Ausgangsstellung durch den Ansatz 50 eines Auslöseschiebers 51 gehalten, welcher
unter der Wirkung einer Feder 52 steht, welche entgegen der Betätigungsrichtung
B des Auslöseschiekers 51 wirkt. Eine Steuerkante des Auslöseschieber 51 ist mit
53 bezeichnet.
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Durch die Steuerkante 53 ist ein Schalter 54 schließbar, der die Batteriespannung
UB mit der Anschlußstelle A2 des integrierten Schaltkreises 34' verbindet.
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Unterhalb der Abtast- und Steuerkante 48 des Abtastschiebers 47 ist
ein Zeiger 55 um seine Achse 56 drehbar angeordnet.
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Unterhalb des Zeigers befindet sich ein Auflageteil 57 für den Zeiger
55.
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Auf der Achse 56 ist eine Seiltrommel für ein Seil 58 vorgesehen,
welches mit dem freien Ende eines Hebels 59 verbunden ist. Dieser Hebel 59 ist mit
einem Teil 60 verbunden, welches um die senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse
61 schwenkbar bzw. drehbar ist. Exzentrisch zur Drehachse 61 ist ein Hebel 62 mit
dem Teil 60 verbunden, dessen freies Ende mit einem weiteren Verbindungsteil 63
verbunden ist.
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Dieses Verbindungsteil 63 ist an der Feder 37' befestigt.
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In Abhängigkeit vom herrschenden Luftdruck nimmt der Zeiger 55 eine
entsprechende Stellung ein. Wird nun vom Benutzer des Barometers der Auslöseschieber
oder Hebel 51 in Pfeilrichtung B gedrückt, so wird zunächst die Batteriespannung
UB eingeschaltet. Im weiteren Bewegungsverlauf folgt der Abtastschieber 47 der Bewegung
des Auslösehebels Sl,und zwar solange, bis die Abtast- und Steuerschräge 48 auf
dem Zeiger 55 aufliegt und diesen gegen die Abstützung 57 drückt. Während der Abtastbewegung
des Abtastschiebers 47 wird über den Schleifer 50' der Widerstandswert des veränderbaren
Widerstandes 41 entsprechend geändert. Bei eingeschalteter Batterie leuchten während
der Verstellung des veränderbaren Widerstandes 41' nacheinander die Leuchtdioden
18' bis 25' auf. Auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird angenommen, daß
entsprechend dem herrschenden Luftdruck die Leuchtdiode 25' bestromt ist.
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Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die den Teilen gemäß
Fig. 2 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist der
Schleifer 40'' des veränderbaren Widerstandes 41t' über die Feder 37'' mit dem nicht
invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 64 verbunden, dessen invertierender
Eingang über einstellbare Widerstände 65 und 66 mit Massepotential. verbunden ist.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 64 ist über einen einstellbaren,Widerstand
67 mit der Anschlußstelle zwischen den beiden Widerständen 65 und 66 verbunden.
Die Widerstände 65, 66 und 67 dienen zur Einstellung des Verstärkungsfaktors des
Operationsverstärkers 64 und damit zur Anpassung der Widerstandsänderung des veränderbaren
Widerstandes 41'' an den integrierten Schaltkreis 34''. Die-weitere Beschaltung
des integrierten Schaltkreises 34" sowie die Anzeige des herrschenden Luftdruckes
erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weist ein Skalenträger 68 eine
diagonal verlaufende lineare Lochkette mit Löchern 69 bis 82 auf. Ebenso wie bei
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind auf der Ordinate die Luftdruckwerte
in Torr und auf der Abszisse die zugeordneten Luftdruckwerte in mbar aufgetragen.
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Unter dem Skalenträger 68 befindet sich eine Luftd,ruckdose 83, deren
mechanisches Anschlußteil 84 auf eine Feder 85 wirkt, die mit einem Hebelteil-86
verbunden ist, welches an einem drehbaren Teil 87 befestigt ist.
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Oberhalb der Drehachse 88 ist senkrecht zur Zeicneneee ein weiteres
Hebelteil 89 angeordnet, an dessen freiem Ende ein Seil 90 befestigt ist, welches
auf eine Seiltrommel 91 wirkt, die auf der Zeigerachse 92 vorgesehen ist. Der' Zeiger
ist mit 93 bezeichnet. Die Zeigerachse 92 ist so angeordnet, daß sie mit den beiden
äußersten Löchern 69 und 82 ein gleichschenkliges Dreieck bildet. In nicht dargestellter
Weise
ist der Zeiger mit einer signalfarbenen Farbschicht oder mit einem fluoreszierenden
Überzug versehen.
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Die Ze4gerbreite ist derart gewählt, daß in Abhängigkeit von der Zeigerstellung
jeweils nur eines der Löcher abgedeckt wird. Im vorliegenden Fall ist die Signalfarbe
des Zeigers dutch.das Loch 69 sichtbar. Es wird dem Betrachter bzw.
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Benutzer ein Luftdruck von 725 Torr oder 966 mbar angezeigt.
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Dreht sich der Zeiger bei steigendem Luftdruck im Uhrzeigersinn, so
wird dies dem Betrachter als ein linear wandernder Farbpunkt veranschaulicht.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 wird die gleiche mechanische
Anordnung wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 verwendet. Die entsprechenden
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Sie weisen jedoch zum Unterschied
Indizes auf. Der mit 95 bezeichnete Zeiger ist hohl ausgebildet. Im Zeigerinneren
befindet sich ein Lichtleiterbündel 96, dessen freies Ende oberhalb der Drehachse
92' herausgeführt ist und durch eine Lampe 97 beleuchtet wird, deren Reflektor mit
98 bezeichnet ist. Mittels eines Betriebsschalters 99 ist eine Batterie 100 einschaltbar.
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Die Enden der Lichtleiterfasern sind auf der den Löchern 69 bis 82
zugewandten Seite des Zeigers 95 herausgeführt. Sie bilden eine Leuchtpunkt]tette,
deren Abstände unte-reinander so gewählt sind, daß jedem Leuchtpunkt syrmetrisch
zur Höhenlinie des gleichschenkligen Dreckeckes zwei Löcher zugeordnet sind.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist der Skalenträger 101 im
Schnitt dargestellt, wobei der -Schnitt durch die Lochkette 102 bis 117 verläuft.
Unterhalb des Skalenträgers 101 ist ein Lichtleitstab 118 vorgesehen, welcherFdas
Licht zum
Skalenträger 101 hin.diffus abstrahlt. Eine Lampe ist
mit 119, ein Reflektor mit 120, ein Betriebsschalter mit 121 und eine Versorgungsbatterie
mit 122 bezeichnet. Zwischen dem Lichtleitstab 118 und dem Skalenträger 101 befindet
sich ein farbig und durchsichtig ausgebildeterZeiger 123.
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Der Zeiger 123 ist um eine Achse 24 drehbar. Die Achse 124 ist wie
im A"sführungsbeispiel, Fig 3 bzw. 5 bzw. 6, mechanisch mit der Barometerdose verbunden.
Je nach dem herrschenden Luftdruck nimmt der Zeiger 123 eine entsprechende Stellung
ein.
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Von den Löchern 101 bis 117 erscheint das durch den Zeiger abgedeckte
Loch dem Benutzer-als farbiger Lichtfleck.
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Auch ist es gemäß einer anderen Ausführungsform -denkbar, die Lageänderung
der Barometerdose (Hub- oder Drehbewegung) dadurch auszunutzen, daß z.B. die Drehbewegung
der der Barometerdose nachgeordneten Teile direkt auf einen änderbaren Widerstand
übertragen wird, welcher direkt auf die Anzeigeelemente wirkt.
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Auch wäre es denkbar, längs einer Kreisbahn Kontaktsegmene vorzusehen,
welche mit den einzelnen Anzeigeelementen verbunden sind und daß in Abhängigkeit
von der luftdruckabhängigen Stellung eines Kontaktzeigers jeweils eine Verbindung
mit dem zugeordneten Anzeigeelement dadurch hergestellt.wird, daß der Kontaktzeigermit
dem betreffenden Kontaktsegment in Berührung kommt.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der veränderbare Widerstand
in nicht dargestellter Weise als-Ph.otowiderstand ausgebildet. Eine nicht dargestellte
Beleuchtungseinrichtung beleuchtet den Photowiderstand. Zwischen Photowiderstaffd
und Beleuchtungseinrichtung ist ein Lichtschwächungs
mittel, wie
z.B. ein Graukeil oder eine Blende vorgesehen.
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Dieses Lichtschwächungsmittel steht entweder direkt mit der Barometerdose
oder mit einem der Barometerdose nachgeordneten Teil in Verbindung. In Abhängigkeit
vom Luftdruck nimmt das Lichtschwächungsmittel eine entsprechende Stellung ein und
sorgt somit für eine entsprechende Veränderung des Widerstandswertes des Photowiderstandes.