Anzeigeeinrichtung für die Parameter eines Tauchganges

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung für die Parameter eines Tauchganges, wie z.B. aktuelle Tiefe, maximal getauchte Tiefe, bisherige Tauchzeit o. dgl., welche Anzeigeeinrichtung über

a) wenigstens einen Speicher für die Dekompressionsparameter bei einer Reihe von Tauchtiefen und -zeiten, und

b) eine Auswerte- und Verknüpfungsstufe für die gemessenen Werte des Tiefen- und des Zeitmessers mit den im Speicher gespeicherten Werten angesteuert ist.

[0002] Beim Tauchen mit komprimierter Luft wird durch das Tauchgerät (Lungenautomat) ein Druckgleichgewicht erzeugt. Das heisst, die Luft, die der Taucher einatmet, steht unter dem gleichen Druck, wie das ihn umgebende Wasser.

[0003] Mit zunehmender Wassertiefe atmet der Taucher Luft unter höherem Druck ein, was bewirkt, dass sich im Körper des Tauchers mehr Luft löst. Die verschiedenen Gase, aus denen sich die luft zusammensetz, reichern die verschiedenen Gewebe des menschlichen Körpers nach bestimmten Sättigungsfaktoren verschieden stark an.

[0004] Beim Auftauchen geschieht das Entgegengesetzte, die Gewebe entsättigen sich.

[0005] Nimmt nun der Umgebensdruck infolge zu schnellen Auftauchens zu rapide ab, so kann die im Blut und den Geweben gelöste Luft nicht genügend schnell abgeatmet werden.

[0006] Im besonderen ist das der gelöste Stickstoff, da der Ueberschuss an Sauerstoff und Kohlendioxid wesentlich geringer ist. Das kommt daher, weil der Sauerstoff zu einem grossen Teil von den Geweben verbraucht wird und das Kohlendioxyd wegen seiner grossen Diffusionsgeschwindigkeit den Organismus schneller verlässt als andere Gase.

[0007] Wenn der Stickstoff bei zu schneller Druckabnahme im Ueberschuss anfällt, kann er blasenbildend aus seiner Lösung ausperlen. Das führt zu Dekompressionskrankheiten, die vermieden werden können, wenn dem Stickstoff erlaubt wird, sich so langsam aus dem Blut und den Geweben zu entbinden, dass es nicht zur Gasblasenbildung kommt.

[0008] Der krankmachende Faktor der Gasblasenbildung besteht darin dass die Stickstoffgasblasen in den Geweben Schädigungen hervorrufen, dass sie in den Blutgefässen auftreten und in deren Endverzweigungen, den Kapillaren, steckenbleiben. Hier verhindern sie die Blut- und Sauerstoffversorgung des umgebenden Gewebes.

[0009] Wenn dieser Zustand der Verstopfung eines Blutgefässes (Embolie) anhält, so können die betroffenen Gebiete nicht mehr ernährt werden und gehen zugrunde.

[0010] Um Dekompressionskrankheiten zu vermeiden, darf der Taucher nicht schneller als mit 10 m/min auftauchen, und muss nach Ueberschreiten der sog. Nullzeit beim Auftauchen Pausen (Dekompressionshalte) einlegen.

[0011] Die Dauer und Tiefe der Dekompressionshalte hängt von der Gewebesättigung des Tauchers ab. Die Gewebesättigung ihrerseits wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.

[0012] Ohne Begründung und ohne Anspruch auf Vollständigkeit, seien hier einige der wichtigsten Punkte aufgeführt.

- Maximale Tauchtiefe

- Tauchzeit

- Verlauf des Tauchganges

- Luftdruck an der Wasseroberfläche (Höhe des Tauchortes über dem Meer)

- Dauer des Aufenthaltes vor dem Tauchgang am Tauchort

- Vorausgegangene Tauchgänge innerhalb 12 Std.

- Körperliche Anstrengung unter Wasser

- Individuelle Gewebezusammensetzung des Tauchers (fettleibig oder athletischer Körperbau)

- Zusammensetzung des Atemgases.

[0013] Solange der Taucher ohne die Gefahr einer Dekompressionskrankheit jederzeit an die Oberfläche zurückkehren kann, befindet er sich am Nullzeittauchen.

[0014] Unter der Nullzeit versteht man die Zeit, die ein Taucher auf einer bestimmten Tiefe bleiben kann, so dass er beim Auftauchen keine Dekompressionshalte einlegen muss.

[0015] Aus Sicherheitsgründen empfiehlt das Druckkammerlabor der Universität Zürich trotzdem für jeden Tauchgang einen Mindest-Stop von 3 min auf 3 m Tiefe einzuhalten.

[0016] Jeder Taucher muss die Auftauchbedingungen kennen, um ohne Dekompressionsunfall auftauchen zu können.

[0017] Es sind dies die Auftauchgeschwindigkeit und die Dekompressionspausen, welche der Taucher während des Aufstiegs einzuhalten hat.

[0018] Die Dekompressionspausen sind von der Dauer und der Tauchtiefe des Tauchganges abhängig und müssen auf bestimmten Tiefen verbracht werden.

[0019] Heutzutage bestimmt der Taucher die Auftauchbedingungen von Hand, mit der Taucheruhr, dem Tiefenmesser und der Tauchtabelle. Die Bestimmung der Dekompressionspausen in der Tauchtabelle ist recht einfach, aber ebenso ungenau in Bezug auf die optimale Dekompression, weil eine einfache Tabellenhandhabung nur mit dem Verlust einer exakten Tauchgangerfassung erkauft werden kann.

[0020] Um die optimale Dekompression für jeglichen Tauchgang zu erhalten, müssen der Tauchgang exakt erfasst und die dementsprechenden Dekompressionsbedingungen berechnet werden.

[0021] Diese Arbeit kann ein Taucher natürlich unmöglich selbst durchführen, weil er dazu eine grosse Anzahl von Daten festhalten und durch komplizierte Umrechnungen auswerten müsste. Deshalb verwenden Sport- und Berufstaucher heute Tabellen, aus denen sie die Dekompressionsbedingungen herauslesen. Solche anerkannte Tabellen sind z.B. die der

- Group d'Etudes et de Recherches Sous-marine (Frankreich)

- Royal Navy (England)

- U.S. Navy (USA)

- Druckkammerlabor der Universität Zürich.

[0022] Diese Tabellen beruhen auf Versuchen mit Menschen und auf Berechnungen, bei denen eine endliche Anzahl von Geweben mit unterschiedlichen Sättigungsfaktoren auf einem Grossrechner simuliert wurden.

[0023] Die Anforderungen des Tauchers an die Tabelle sind:

. Einfache Handhabung

. Dekompressionsbedingungen für jeglichen Tauchgang mit gerade notwendiger Sicherheit

[0024] Diese beiden Anforderungen stehen in einem Zielkonflikt, weil eine einfache Tabellenhandhabung wenig Tabelleneingangswerte fordert, aber wenige Eingangswerte eine exakte Erfassung des Tauchganges verunmöglichen. Somit ist es ausgeschlossen, die gerade notwendigen De-kompressionsbedingungen für jeglichen Tauchgang zu bestimmen.

[0025] Es basieren deshalb alle Tabellen auf dem Kompromiss, dass die wenigen Tabelleneingangswerte zu Lasten der maximalen De-kompressionszeit gehen und der Taucher nur im Extremfall an die gerade notwendige Dekompression herankommt. In allen anderen fällen dekomprimitiert der Taucher viel zu lange.

[0026] Das heisst, die meisten heute erhältlichen Tabellen sind für einen geradlinigen Abstieg (ca. 30m / min), einen Aufenthalt in einer bestimmten Tiefe und für einen direkten Aufstieg berechnet.

[0027] Damit können die Dekompressionsbedingungen mittels der maximalen Tauchtiefe und der Gesamttauchzeit (Zeit vom Beginn des Abtauchens bis zum Beginn des Auftauchcns) aus der Tabelle herausgelesen werden. Vergleicht man aber verschiedene Tabellen miteinander, so stellt man fest, dass für die gleiche Gesamttauchzeit und gleiche maximale Tauchtiefe beträchtliche Unterschiede bezüglich der Kompressionsbedingungen auftreten.

[0028] Dies kommt daher:

- weil die meisten Tabellen für Tauchen auf Meereshöhe ausgelegt sind und das Tauchen in Bergseen nur sehr umständlich, von wetterbedingten Luftdruckschwankungen ganz abgeschen, berücksichtigt wird;

- weil Tauchgänge, die einem Tauchgang vorausgingen, bei vielen Tabellen gar nicht, bei anderen nur sehr umständlich berücksichtigt werden können;

- - weil die Dekompressionsbedingungen von der Dauer des Aufenthaltes am Tauchplatz und der Höhe des Tauchplatzes über dem Meer abhängen, und dies nicht in allen Tabellen berücksichtigt ist;

- weil nur sehr wenige Tabellen einen Höhenbereich berücksichtigen, für den die Dekompressionsbedingungen gültig sind;

- weil den verschiedenen Tabellenwerken ein mehr oder weniger grosser Sicherheitsfaktor beaufschlagt wurde.

[0029] Die Tabellen 1 bis 4 für 0 - 700 m über Meer, sowie 5 bis 8 für 701 - -1500 m über Meer finden sich am Ende der Beschreibung. Die Hauptunterschiede der Tabellen des Druckkammerlabors der Universität Zürich gegenüber allen anderen Tabellen sind:

1. Die Tabellen des Druckkammerlabors sind einzigartig in der Berücksichtigung eines Arbeitsfaktors, d.h. diese Tabellen sind so ausgelegt, dass ein Taucher, der unter Wasser eine körperliche Arbeit verrichtet, ohne Gefahr eines Dekompressionsunfalles nach ihnen dekomprimieren kann.

2. Die Tabellen des Druckkammerlabors gehören zu den wenigen Ausnahmen, die nicht für eine fiktive Höhe über Meer, sondern für einen Höhenbereich über Meer ausgelegt sind.

[0030] Da die Tabellen einerseits umständlich sind, andererseits eine grosse Anzahl von Messdaten voraussetzen, wurden für den Taucher die verschiedensten Geräte und Hilfsmittel entwickelt. Ausser unterschiedlichen Arten von Tiefenmessern und Taucheruhren handelt es sich dabei beispielsweise um ein Dekompressionsmeeer, welches Gerät die Gassättigung des Körpers dadurch nachahmt, dass Gas aus einem flexiblen Beutel durch ein Stück Sinterkeramik in einen starrwandigen Raum gedrückt wird. Ein daran angeschlossenes Manometer zeigt den Druck in diesem Raum an. Je länger und je tiefer damit getaucht wird, desto höher steigt der Druck hinter dem Sinterkörper. Das Manometer gibt dem Taucher somit angenähert Auskunft über die fortschreitende Sättigung seines Körpergewebes.

[0031] Da die heute erhältlichen Dekompressions-Messinstrumente die Sättigung des menschlichen Körpergewebes nur sehr ungenau wiedergeben können, darf dieses Instrument nie allein zur Bestimmung der Dekompression benützt werden. Diese muss zur Zeit unbedingt anhand weiterer Faktoren - wie Tauchtiefe und Tauchdauer - mittels einer Dekompressionstabelle vor jedem Tauchgang ermittelt werden. Das "Dekometer" kann daher bestenfalls zur Kontrolle mitgeführt werden. Der Grund hiefür liegt darin, dass Dekompressionsmeter nach dem Gesetz von Boyle-Mariotte arbeiten und den Einfluss des Stickstoffs unter erhöhtem Druck auf den menschlichen Körper nur simulieren können. Dekompressionsmeter können darum nie genau arbeiten, weil die Gasdiffusion durch den Sinterfilter in beiden Richtungen gleich schnell erfolgt. Im menschlichen Körper liegen aber (vor allem bei Kurztauchgängen) nie gleichmässige Verhältnisse vor. Ein Dekompressionsmeter ist kein Garant für die Verhinderung eines Dekompressionsunfalles.

[0032] Ein anderes gebräuchliches Messgerät ist der sog. Bottom-Timer. Der Bottom-Timer ist ein automatisches Tauchzeit-Messgerät. Er ist druckgesteuert und schaltet sich somit selbständig beim Erreichen einer geeichten Tiefe ein. Ebenso schaltet sich der Bottom-Timer kurz vor Erreichen der Wasseroberfläche wieder aus. Es handelt sich dabei um nichts anderes als eine wasserdichte "Stoppuhr", welche sich selber durch einen einfachen Mechanismus - druckgesteuert - ein- und ausschaltet. Der Bottom-Timer vermittelt dem Taucher die effektive Tauchzeit. Diese Tauchzeit kann jedoch auch auf einer normalen Taucheruhr (mittels Stellring einstellbar) abgelesen werden.

[0033] Tauchzeit und Tauchtiefe sind zwar wesentliche, nicht aber die einzigen Faktoren zur Ermittlung der Dekompression.

[0034] Dagegen könnte ein Tauchcomputer alle Daten genau erfassen und entsprechend auswerten. Ideal wäre es, wenn der Tauchcomputer einen Taucher, zusammengesetzt aus einer endlichen Anzahl Standardgeweben, simuliert- Dabei würde der Sättigungsgrad der einzelnen Gewebe, als funktion der Tiefe und des Sättigungsfaktors des betreffenden Gewebes, über die Zeit aufintegriert. Durch kontinuierliches Vergleichen des kritischen Sättigungsgrades mit dem gerade erreichten Sättigungsgrad der einzelnen Gewebe könnten die Dekompressionsbedingungen bestimmt werden.

[0035] Nun ist bereits ein Vorschlag für ein ideales Dekompressionsmeter in Analogtechnik mit Hilfe von RC-Gliedern zur Simulierung der Sättigungsgrade der einzelnen Gewebe vorgeschlagen worden. Dabei ergeben sich aber einerseits insoferne Probleme, als sich der Sättigungsgrad nicht in die äquivalenten Dekompressionsbedingungen umrechnen lässt, anderseits liesse sich der Vorgang des Sättigens und Entsättigens der Gewebe nur bedingt durch RC-Glieder realisieren, weil die verschiedenen Gewebe Stickstoff-Halbwertszeiten von 5 - 635 min aufweisen. Das verlangt nach enorm grossen Zeitkonstanten der RC-Glieder (bis zu 635 min), was zu grössten Problemen bezüglich Dimensionierung der RC-Glieder führt. Ueberdies wäre die vorgeschlagene Analogverarbeitung für die Praxis viel zu ungenau. Deshalb ist es auch nie zu einer Verwirklichung dieses Vorschlages gekommen.

[0036] Zwar sind bereits verschiedene Tauchcomputer im Handel erhältlich, doch ergab sich dadurch deshalb kaum ein fortschritt, weil bisherige Tauchcomputer nichts weiter als eine Digitalisierung aller bisher bekannten Instrumente (wie Tiefenmesser, Bottom-Timer, Dekompressionsmeter) zustande brachten. Vor allem hängt allen bekannten Geräten der Nachteil an, dass sie als Parameter zur Ermittlung der Dekompressionsbedingungen nur die maximal erreichte Tauchtiefe und die Gesamttauchzeit berücksichtigen. Dies bedeutet, dass nach der Anzeige dieser Geräte ein Taucher die gleichen Dekompressionsbedingungen einhalten muss, egal ob er die meiste Zeit in geringen Tiefen, vielleicht sogar in einer Nullzeittiefe, verbracht hat und nur kurz die maximale Tauchtiefe erreichte, oder ob er die gesamte Tauchzeit in der maximalen Tiefe verbrachte.

[0037] Die Folge dieser ungenauen Anzeige ist, dass Taucher auf Grund der tatsächlichen Zeiten und Tiefen von den angezeigten Dekompressionsbedingungen Abstriche vornehmen, die sie selbst wieder nur abschätzen und so in Gefahr geraten.

[0038] Einer der vorstehend erwähnten Tauchcomputer ist beispielsweise auch aus der FR-A-2 385 150 bekanntgeworden. Auch bei diesem vorbekannten Tauchcomputer gelten im wesentlichen die vorstehend erläuterten Nachteile, wobei als ein wesentlicher Mangel anzusehen ist, dass bei diesem vorbekannten Gerät nur ein Teil angezeigt, nämlich die Tiefe des gerade nächsten Dekompressionshaltes und seine Zeit, sowie die Auftauchgeschwindigkeit. Damit fehlt aber jeder Gesamtüberblick, denn einerseits lässt sich für den Taucher seine eigene Geschwindigkeit nur schwer feststellen, so dass ihm diese Anzeige wenig bringt. Andererseits kann sich die vorgeschriebene Gesamtauftauchzeit beispielsweise über 1/2 Stunde erstrecken, und ist deshalb von besonderem Interesse, etwa um Unterkühlungen zu vermeiden. Somit lässt sich auch bei diesem vorbekannten Stand der Technik keine hinreichend genaue Anzeige der Dekompressionsbedingungen erzielen, da nämlich die auch Tabellen enthaltenden Speicher im Falle eines komplizierteren Tauchprofiles mit mehreren Tauchtiefenbereichen und dazu gehörigen Grundzeiten nur von der Maximaltiefe und der Gesamttauchzeit ausgehen.

[0039] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genauere Anzeige der Dekompressionsbedingungen auf Grund der tatsächlichen Tauchzeiten und -tiefen zu ermöglichen. Dies gelingt erfindungsgemäss dadurch, dass in jedem Zeitpunkt des Tauchganges die in Abhängigkeit von den durchtauchten Tiefee und Zeiten erforderliche Gesamtauftauchzeit inklusive der vorgeschriebenen Dekompressionshalte anzeigbar ist und/oder eine Wandlereinrichtung für die jeweils aktuelle Grundzeit Verweil zeit in der jeweiligen Tauchtiefenstufe beim Eintritt in eine neue Tauchtiefenstufe, in die dieser neuen Tauchtiefenstufe äquivalente Grundzeit vorgesehen ist, die jener Zeit entspricht während welcher der Tancher sich der mazimalen Tiefe seines Tauchprofils befunden hätte.

[0040] Um die Genauigkeit der erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung noch weiter zu erhöhen, ist gemäss einer Weiterbildung vorgesehen, dass mit Hilfe der Wandlereinrichtung auch der - vorzugsweise jeweils mit Hilfe eines Messgerätes gemessene - Luftdruck berücksichtigbar ist.

[0041] Dadurch kann auch der tatsächlich am Tauchort vorhandene Luftdruck berücksichtigt werden, der nicht nur von der Meereshöhe, sondern auch von den Wetterumständen abhängt. Bisher war es lediglich möglich, je nach Meereshöhe verschiedene, sehr breit abgestufte Tabellen zu verwenden, wobei die sehr stark beeinflussenden Wetterbedingungen überhaupt keine Berücksichtigung fanden.

[0042] Es wäre nun denkbar, für die Messung des Wasserdruckes einerseits, für die Messung des Luftdruckes anderseits zwei verschiedene Druckmesser zu verwenden, doch ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein einziger vorzugsweise eine piezoresistive Messzelle aufweisender Druckmesser sowohl für den Luft- wie für den Wasserdruck mit der die Wandlereinrichtung enthaltenden Schaltung verbunden ist. Dadurch können nicht nur Kosten für einen weiteren Druckmesser eingespart werden, sondern es bleibt auch die Handlichkeit des Gerätes erhalten, was gerade für die Mitnahme unter Wasser wichtig ist.

[0043] Verwendet man aber einen einzigen Druckmesser für die Druckmessung ober oder unter Wasser, wo die Druckverhältnisse sehr unterschiedlich sind, so müsste entweder ein relativ teurer Druckmesser mit einem weiten Messbereich verwendet werden, oder es ist zweckmässig vorgesehen, dass der Messbereich des Druckmessers jeweils für Luft- bzw. für Wasserdruckmessung mit Hilfe einer Schalteinrichtung umschaltbar ist.

[0044] Die Schalteinrichtung weist vorzugsweise zumindest einen FET-Schalter auf, dem zur Entkoppelung gegenüber dem Eingang der nachgeschalteten Stufe, insbesondere eines Analog-Digital-Wandlers, ein Impedanzwandler nachgeschaltet ist.

[0045] Die Wandlereinrichtung selbst besteht zweckmässig aus einem Rechner, sowie Speicher(n) für Grundzeiten und/oder Dekompressionszeiten und/oder Repetitivgruppen, welche Speicher z.B. Tabellenspeicher sein können.

[0046] An den Ausgang des Druckmessers ist insbesondere eine Differenzierungsstufe angeschlossen, weil einerseits durch diese Stufe die Auftauchgeschwindigkeit kontrolliert werden kann; anderseits ist es aber auch möglich, dass die Schalteinrichtung zum Umschalten von Luft- auf Wasserdruckmessung eine Sprungerkennungsstufe für den Druck umfasst, die beispielsweise von der Differenzierstufe gebildet ist.

[0047] Andere mögliche Ausbildungen dieser Schalteinrichtung sind ein manuell zu betätigender Schalter (dessen Betätigung allerdings vergessen werden könnte) oder ein von einem Feuchtigkeitsfühler betätigbarer Schalter. Während aber gerade die letztere Ausführung zu Fehlschaltungen beim vorbereitenden Duschen oder beim Auftauchen infolge von Restfeuchtigkeit Anlass geben könnte, ist durch die Sprungerkennungsstufe ein sicheres Schalten und eine ebensolche Anzeige gewährleistet. Dabei kann die Sprungerkennungsstufe auch anders als durch eine Differenzierstufe, beispielsweise mit Hilfe eines Schwellwertschalters, mit Speicherschaltungen und entsprechenden Vergleichsstufen od. dgl. gelöst sein.

[0048] Aber auch aus anderen Gründen, z.B. für eine Auswerte- und Verknüpfungsstufe begrenzten Arbeitsbereiches, kann eine Bereichsumschaltung, beispielsweise durch Umschalten der Verstärkung oder des Bit-Bereiches eines der Auswerte- und Verknüpfungsstufe vorgeschalteten Analog-Digital-Wandlers, mit Hilfe einer Schalteinrichtung vorteilhaft sein. Dadurch ist es möglich, billigere Bauteile, wie eine Auswerte- und Verknüpfungsstufe geringerer Kapazität, zu verwenden. Die Schalteinrichtung kann hiebei von derselben Einrichtung gebildet sein, die auch die Umschaltung des Druckmessers vornimmt.

[0049] Zwar sind die oben beispielshalber aufgezählten Umschaltmöglichkeiten durchaus gangbar, doch sind sie in manchen fällen zu aufwendig. Deshalb wird in der Praxis einer Lösung der Vorzug gegeben, bei der eine durch die Schalteinrichtung umschaltbare Referenzspannungsquelle vorgesehen ist, der zweckmässig ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet ist.

[0050] Wenn ausser dem Wasserdruck auch der tatsächliche Luftdruck in die Berechnung eingehen soll, so ist es notwendig, mit einer Anzeigeeinrichtung mit einem willkürlich, also insbesondere manuell, zu betätigenden Hauptschalter zu arbeiten, weil der Betriebsbeginn der Einrichtung automatisch ja nicht erfassbar ist. In diesem Falle ist es zweckmässig, wenn ausser diesem Hauptschalter, insbesondere für die Einschaltung des Druckmessers, zusätzlich mit dem Druckmesser eine zweite Schalteinrichtung zum Schalten weiterer Teile der Einrichtung beim Tauchen in Wasser vorgesehen ist. Auch hier wiederum kann die oben erwähnte Schalteinrichtung die Rolle dieser zweiten Schalteinrichtung übernehmen, um Kosten für zusätzliche Bauteile einzusparen.

[0051] Einerseits ist jede Automatik Fehlermöglichkeiten unterworfen, anderseits können mit einem vernünftigen Aufwand auch nicht alle Fehlverhaltensmöglichkeiten eines Tauchers erfasst werden. In solchen Fällen kann es dann zu Fehlanzeigen des Anzeigegerätes kommen. Dies brächte aber eine zusätzliche Gefahr für den Taucher mit sich. Ausgehend von einer Anzeigeeinrichtung mit mindestens einer Detektorschaltung für eine Abnormfunktion, wie für Fehlverhalten des Tauchers, wird daher vorgeschlagen, dass eine Nebenschlußschaltung für die Wandlereinrichtung vorgesehen ist, und dass diese Nebenschlußschaltung durch die Detektorschaltung einschaltbar ist, wobei bei Auftreten der Abnormfunktion - z.B. auch bei Betätigung des Hauptschalters erst unter Wasser, bei Ueberschreiten der Speicherkapazität od. dgl. - durch diese Nebenschlußschaltung ein Warnsignal und/oder eine Schleppwertanzeige für die maximal erreichte Tauchtiefe einschaltbar ist (sind). Dadurch wird gesichert, dass bei Ueberschreiten der Kapazität oder einem sonstigen Ausfall der normalen funktion wenigstens jene Anzeige erfolgt, wie sie bei bekannten Geräten erhältlich ist. In diesem Falle ist es besonders von Vorteil, wenn bei einer Anzeigeeinrichtung mit wenigstens einer Segmentanzeige dieselbe zur Anzeige verschiedener Anzeigeangaben wechselweise umschaltbar ist, beispielsweise auf die aktuelle Dekompressionstiefe vor Auftreten der Abnormfunktion und auf die maximale Tauchtiefe danach. Dies bringt einerseits eine Ersparnis an Bauteilen mit sich, anderseits erspart es dem Taucher die Ueberladung der Einrichtung, was die Arbeit unter Wasser nur behindern und überdies die Anzeige unübersichtlicher machen kann, und allenfalls sogar zu gefährlichen Irrtümern Anlass gibt.

[0052] Zur Reduktion des Stromverbrauches der in aller Regel batteriebetriebenen Anzeigeeinrichtung ist es zweckmässig, wenn eine astabile Multivibratorschaltung zur getakteten Ansteuerung wenigstens einer Anzeige vorgesehen ist, mit z.B. 3 bis 4 Signalen pro Sekunde.

[0053] Eine weitere Steigerung der Genauigkeit der Anzeige lässt sich dadurch erzielen, dass die die Wandlereinrichtung aufweisende Schaltung auch einen Speicher für die durch mehrmaliges Tauchen mit mittels der Wandlereinrichtung sich ergebender äquivalenter Tauchzeit, durch allfälliges Dekomprimieren unter Berücksichtigung der Dekompressionsparameter und unter Berücksichtigung der Oberflächenzeiten sich ergebenden Repetitivgruppen aufweist. Bei wiederholtem Tauchen und einem dazwischenliegenden Verbleib an der Oberfläche kann sich nämlich durch den jeweiligen vorherigen Tauchgang noch eine Restsättigung des Gewebes des Tauchers mit Stickstoff ergeben, soferne diese nicht durch einen entsprechend langen Oberflächenaufenthalt bereits Null geworden ist. In diesem Falle spricht man von einer "Repetitivgruppe Null", was bedeutet, dass der Taucher ohne jede Vorbelastung tauchen kann. Ist dagegen die Repetitivgruppe ungleich Null, so kann sie entsprechend dem obigen Vorschlage beim neuerlichen Tauchen gleich in die Rechnung eingehen. Hiezu werden vorzugsweise Tabellenspeicher für die an sich bekannten Repetitivgruppen-Tabellen vorgesehen, doch können auch Tabellenspeicher für die Grundzeiten und die Dekompressionszeiten innerhalb der Wandlereinrichtung vorgesehen sein. Solche Tabellenspeicher vereinfachen den baulichen Aufwand. Ferner ist es aber auch zweckmässig, wenn die Wandlereinrichtung eine Speicherschaltung für die jeweils durchtauchten Tiefen und Zeiten, sowie gegebenenfalls auch für die sich ergebenden Korrekturwerte aufweist.

[0054] Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.

[0055] Die Fig. 1 und 2 zeigen die Diagramme verschiedener Tauchgänge;

an Hand der Fig. 3 sei die Bedeutung des Luftdruckes erläutert;

die Fig. 4 und 5 zeigen die Diagramme verschiedener Repetitivtauchgänge;

Fig. 6 ist ein großschematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung, von dem

Fig. 7 die damit erhältlichen Anzeigen veranschaulicht;

Fig. 8 stellt hiezu eine Einzelheit des Zeitgebers dar;

die Fig. 9A, 9B zeigen die Schaltung der erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung, wovon

Fig. 10 Einzelheiten der Anzeigeansteuerung aus Fig. 9B veranschaulicht;

Fig. 11 zeigt den dabei verwendeten Code.

Die Fig. 12 und 13 stellen Alternativen zu einer Schaltungseinzelheit der Fig. 9A dar;

an Hand der Fig. 14 seien die Hauptprogrammteile für die erfindungsgemässe Anzeigeeinrichtung erläutert,

Fig. 15 ist ein Speicherbelegungsplan, zu dem die

Fig. 15A bis 15D die Datenanordnungen darstellen;

Fig. 16 zeigt die Programm-Struktur, wozu

die Fig. 17 und 18 Einzelheiten der Programmabläufe veranschaulichen.

[0056] Die Fig. 1A bis 1H zeigen verschiedenartige Tauchgänge. Nach den bisher üblichen Tabellen sind trotz Verschiedenheit für alle Tauchgänge Dekompressionsbedingungen einzuhalten, die nur von der maximal erreichten Tiefe und der Gesamtdauer abhängen. Selbst dann, wenn bei einem Tauchgang etwa nur 38 m erreicht würden, wäre auf 40 m aufzurunden, weil die Tabellen nur von 5 zu 5 Metern abgestuft sind. Ausschliesslich bei einem Tauchgang nach Fig. 1A würde der Dekompressionsplan der Tabellen voll ausgenützt, d.h. nur bei sehr schnellem Abstieg in die Maximaltiefe und dortigem Verbleib bis zum Auftauchen.

[0057] Beim Beispiel nach Fig. 1B wird während des Aufstieges bei 19 m ein Halt eingelegt. Nach den Tabellen gilt dies nicht als Dekompressionshalt, sondern muss zur Tauchzeit zugezählt werden. Somit werden nur beim Tauchgang nach fig. 1A die Dekompressionsbedingungen voll genützt, wogegen im Falle der Fig. 1B auf Kosten der für den Tauchgang nach Fig. 1A notwendigen Sicherheit viel zu lange dekomprimiert werden müsste. Dies ist natürlich auch den meisten Tauchern bewusst, die dann verleitet werden, die in den Tabellen aufgefundene Dekompressionszeit willkürlich abzukürzen.

[0058] Hiezu sei erwähnt, dass die vollständigen Auftauchtabellen des Druckkammerlabors der Universität Zürich^*) aus fünf gleichartig aufgebauten Tabellensätzen für die Meereshöhen 0 - 700 m (Tabellen 1 bis 4), 701 - 1500 m (Tabellen 5 - 8), sowie 1501 bis 2000 m, 2001 - 2500 m und 2501 - 3200 m bestehen und jeweils eine Dekompressionstabelle, eine Nullzeittabelle, eine Oberflächenintervall-Tabelle und eine Zeitzuschlag- oder Repetitivtabelle beinhalten.

^*) Schweizerische medizinische Wochenschrift 103,Nr.10 (1973)

[0059] Da die Tabellen nur von 5 zu 5 Meter abgestuft sind, sei nachstehend einiges über die Bestimmung der "Bottomtime" oder Grundzeit, zunächst für die Phase des Abtauchens erläutert. Dabei sei angenommen, dass dem jeweiligen Tauchgang kein anderer innerhalb der letzten 12 Stunden vorangegangen sei. Entsprechend der Abstufung der Tabellen sei hiebei unter "Tiefenstufe" der Bereich von einem Tabellenwert für die Tiefe bis zum nächst grösseren Tabellenwert (wobei die oberste bzw. erste Tiefenstufe bei Null m beginnt), unter "Repetitivtauchgang" ein Wiederhotungstauchgang innerhalb von 12 Stunden, unter "Oberflächenintervallzeit" die Zeit an der Oberfläche zwischen zwei Tauchgängen und unter "aktueller Bottomtime" jene Grundzeit verstanden, die bis zur Umrechnung gültig ist. Solange der Taucher sich in der ersten (obersten) Tiefenstufe befindet, ist die Bottomtime gleich der Gesamttauchzeit, d.h. derjenigen Zeit, die seit Beginn des Abtauchens verstrichen ist.

[0060] Taucht der Taucher von der ersten Tiefenstufe in die zweite, so besteht die Möglichkeit, die bisherige Bottomtime in eine, der zweiten Tiefenstufe entsprechende, äquivalente Tauchzeit (Bottomtime) umzurechnen. Das ist natürlich nur dann sinnvoll, wenn durch diese Umrechnung ein Zeitgewinn an Bottomtime entsteht.

[0061] Diesem Umrechnungs-Verfahren liegt zugrunde, dass bei einem Tiefenstufenwechsel in eine grössere Tiefe das vorangegangene Tauchen als ein abgeschlossener Tauchgang betrachtet wird, dem jetzt ein nächster, im Sinne eines Repetitivtauchganges mit Oberflächenintervallzeit Null, folgt.

[0062] Dieses Umrechnen der Bottomtime einer Tiefenstufe in die äquivalente Bottomtime der nächst/grösseren Tiefenstufe kann bei jedem Tiefenstufenwechsel von einer höheren in eine tiefere Tiefenstufe durchgeführt werden und wird als stufenweises Abtauchen bezeichnet.

[0063] Das Umrechnen selbst wird mittels der beiden Tiefenstufen und der aktuellen Bottomtime in der Zeitzuschlagstabelle durchgeführt.

Beispiele 1A bis 1 H

siehe Tabelle 9 und 10 am Ende der Beschreibung, sowie Fig. 1A bis 1H.-

Tauchgänge im Bereich von 0 - 700 m über Meer

[0064] Fig. 1A zeigt einen Tauchgang mit Repetitivgruppe Null wie er den Dekompressionstabellen zugrunde gelegt ist. Beim Auftauchen im Punkt e sind nach einer Gesamttauchzeit von 34 min und einer maximal erreichten Tiefe von 33 m gemäss der Tabelle 1 je ein Dekompressionshalt von 5 min bei 6 m und ein solcher von 17 min bei 3 m einzulegen.

[0065] Fig. 1B zeigt einen Tauchgang mit Repetitivgruppe Null, bei dem das Auftauchen stufenweise - jedoch innerhalb der sogenannten Nullzeitgrenze - erfolgt. Diese Nullzeitgrenze (Tabelle 2, bzw. für 701 - 1500 m über Meer Tabelle 6) gibt diejenigen Grenzwerte eines Tauchganges an, bis zu denen eine Dekompression nicht erfolgen muss, d.h. bis zu denen der Taucher jederzeit sofort (selbstverständlich unter Einhaltung der maximalen Auftauchgeschwindigkeit von 10 m/min) an die Oberfläche zurückkehren kann. Nun kann in diesem Bereich jede bisherige Gesamttauchzeit beim Durchschreiten einer Tiefenstufe in die äquivalente Tauchzeit der nächsten Tiefenstufe mit Hilfe der Tabelle 4 (bzw. für 701 -1500 m über Meer Tabelle 8) umgerechnet werden.

[0066] Die aktuelle Tauchzeit in einem Punkt des Tauchganges ist gleich der äquivalenten Tauchzeit des vorherigen Punktes zuzüglich der seither tatsächlich verstrichenen Zeit. Soferne in diesem Punkt des Tauchganges eine Tauchtiefenstufe abwärts - oder, solange sich der Taucher innerhalb der Nullzeitgrenzen befindet, auch aufwärts - durchschritten wird, wird diese aktuelle Tauchzeit in eine neue äquivalente Tauchzeit umgerechnet, indem zunächst ein allenfalls darin enthaltener Repetitivzuschlag abgezogen, die verbleibende aktuelle Tauchzeit auf die neue - immer nach oben aufgerundete - Tauchtiefenstufe umgerechnet und der dieser neuen Tauchtiefenstufe entsprechende Repetitivzuschlag wieder hinzugezählt wird. Die Umrechnung erfolgt, solange sich der Taucher innerhalb der Nullzeitgrenze befindet, nach der Zeitzuschlag- bzw. Repetitivtabelle (Tabellen 4, bzw. 8), ansonsten nach der Dekompressionstabelle (Tabellen 1, bzw. 5).

[0067] Soferne sich durch mehrmaliges Pendeltauchen Rundungsfehler einschleichen, werden diese durch Vergleich mit der Umrechnung auf die Endtiefenstufe behoben, wenn sich daraus eine kürzere äquivalente Tauchzeit ergibt.

[0068] Beim Beispiel der Fig. 1 B findet man für den Punkt b (15 min, 33 m) in der Tabelle 4, aufgerundet auf den Tabellenwert 17 min bei 35 m, den für die neue Tiefenstufe 19 m (aufgerundet auf 20 m) äquivalenten Zeitwert von 34 min. Die äquivalente Tauchzeit ist daher nunmehr 34 min bei 20 m. Damit ist die Nullzeitgrenze (siehe Tabelle 2) überschritten und der vorgeschriebene Dekompressionshalt gemäss Tabelle 1 beträgt schliesslich 7 min bei 3 m.

[0069] Der Tauchgang nach Fig. 10 zeigt ein stufenweises Auftauchen, das jedoch bereits ausserhalb der Nullzeitgrenze erfolgt. In diesem Fall darf auch nach den Dekompressionstabellen des Druckkammerlabors der Universität Zürich keine Aequivalenzumrechnung erfolgen, und es ist so zu dekompremieren, als ob der Tauchgang die gesamte Tauchzeit auf der maximal erreichten Tauchtiefe erfolgt wäre.

[0070] Die Fig. 10 zeigt einen Tauchgang, wiederum mit Repetitivgruppe Null, bei dem das Abtau_Ghen stufenweise, jedoch innerhalb der Nullzeit erfolgt. Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, kann bei jedem Durchschreiten einer Tauchtiefenstufe die Umrechnung in eine äquivalente Tauchzeit erfolgen, die einen Zeitgewinn von zuletzt insgesamt 10 min Tauchzeit gegenüber herkömmlicher Berechnung bringt, was einen Dekompressionszeitgewinn von sogar 13 min ergibt. Theoretisch wäre nach den Tabellen des Druckkammerlabors der Universität Zürich die Berechnung des stufenweisen Abtauchens erlaubt, doch hat sich dies in der Praxis als viel zu kompliziert herausgestellt, als dass von dieser Möglichkeit jemals Gebrauch gemacht worden wäre. Erst die erfindungsgemässe Anzeigeeinrichtung hat hier die Möglichkeit geschaffen, diese nach den Tabellen möglichen Zeitgewinne auch zu realisieren.

[0071] Die Tabelle 1E schliesslich zeigt einen Tauchgang mit Repetitivgruppe Null, bei dem das Abtaucheri' stufenweise, jedoch ausserhalb der Nullzeitgrenze erfolgt. Die Umrechnung kann in gleicher Weise wie beim stufenweisen Abtauchen innerhalb der Nullzeit erfolgen. ,

[0072] Die Tauchgänge der Figuren 1A, 1 B und 1C enden - wie in den Figuren angegeben - damit, dass der Taucher sich in der Repetitivgruppe J befindet. Nach einer Oberflächenintervallzeit von z.B. 185 min auf 0 - 700 m über Meer ist er - wie aus Tabelle 3 ersichtlich in der Repetitivgruppe B; für diese Festlegung ist jeweils die nächst kleinere in der Tabelle aufgeführte Zeit zu wählen; Auf- oder Abrunden, bzw. Interpolation sind nicht gestattet.

[0073] Ein Tauchgang, bei dem der Taucher nach einer solchen Oberflächenintervallzeit mit Repetitivgruppe B neuerlich abtaucht, ist in Fig. 1 F gezeigt. Dabei wird nach 7 min und 30 m Tiefe die Repetitivgruppe erstmals der äquivalenten Tauchzeit beaufschlagt und anschliessend kontinuierlich mitgeführt. Die Dekompression hat nach dem eigentlich nur 26 min dauernden Tauchgang so zu erfolgen, als ob er 34 min gedauert hätte.

[0074] Aus dem Tauchgang 1 B (Repetitivgruppe J) und einem nachfolgenden Oberflächenintervall von 150 min befindet sich der Taucher in Repetitivgruppe C. Gemäss Fig 1G erfolgt ein kurzzeitiger Abstieg auf 19 m und darauffolgender Repetitivtauchgang mit stufenweisem Auftauchen. Die herkömmliche Berechnungsmethode ergäbe nach dem in Punkt a beginnenden Aufstieg die Repetitivgruppe D und im Punkt e einen Dekompressionsplan für 75 min bei 20 m Tiefe mit insgesamt 18 min Dekompressionshalt bei 3 m. Nunmehr bleibt nach sehr kurzen Tauchgängen die Repetitivgruppe unverändert, und zwar immer dann, wenn die Zeile der Repetitivgruppe A in der Zeitzuschlag- bzw. Repetitivtabelle nicht überschritten wird. Diese zeigt für 20 m eine Zeit von 8 min, während der Tauchgang gemäss Fig. IG nur 4 min (die Aufstiegszeit nicht gerechnet) gedauert hat. In Punkt b wird die Repetitivgruppe C zu der Tauchzeit 9 min des neuen Tauchganges mit 16 min (aus Tabelle 4, bei 20 m Tiefe) berücksichtigt. Weil sich der Taucher bei Punkt c noch innerhalb der 18 m Tiefenstufe aufhält, bleibt er in der Nullzeitgrenze, obwohl für die Festlegung der jeweiligen Dekompressionsbedingungen auf 20 m aufgerundet und daher mit 30 min die Nullzeitgrenze überschritten wäre. Dasselbe gilt für den Punkt d: die Nullzeitgrenze für 18 m Tiefenstufe (50 min) ist erreicht; der Taucher befindet sich zu diesem Zeitpunkt jedoch in der 12 m Tiefenstufe, also auf einer äquivalenten Tauchzeit von 113 min bei 12 m und hat somit die Nullzeitgrenze bei 12 m mit 200 min noch nicht überschritten. Der nach dem kurzen Ab- und wieder Aufstieg der fig. 1 G erfolgende Repetitivtauchgang verläuft nach der unter der Zeitabszisse niedergelegten, zweiten Minutenskala.

[0075] In der Fig. 1H schliesslich wird ein Tauchgang gezeigt, den der Taucher beginnt, nachdem er aus dem vorangegangenen Tauchgang 1G und einem Oberflächenintervall von 110 min mit der Repetitivgruppe E vorbelastet ist; der Tauchgang besteht aus einem kurzzeitigen Abstieg und darauffolgenden Repetitivtauchgang mit Pendeltauchen. Die herkömmliche Berechnungsmethode ergäbe nach dem in Punkt a beginnenden Aufstieg die Repetitivgruppe F und in Punkt g den Dekompressionsplan für 72 min auf 20 m, d.h. einen Dekompressionshalt von 18 min bei 3 m. Mit der erfindungsgemässen Wandlereinrichtung wird jedoch die - unveränderte, weil Repetitivtabellenzeile A (10 min bei 15 m) nicht überschritten wurde - Repetitivgruppe E in der Berechnung der aktuellen, bzw. äquivalenten Tauchzeit nach Ueberschreiten der Repetitivtabellenzeile A durch den Zeitzuschlag von 34 min berücksichtigt. Ein Abtauchen in die Tiefenstufe von 18 m in Punkt d ergibt letztlich eine äquivalente Tauchzeit von 37 min auf 20 m, während das Auf- und wiede Abtauchen in den Punkten e und f zwei verschiedene Berechnungsmethoden zulässt. Nach der ersten wird zunächst auf die Tiefenstufe 12 m umgerechnet, was eine äquivalente Tauchzeit von 97 min bei 12 m für den Punkt f ergäbe. Nach der zweiten, der Korrekturmethode, kann die Umrechnung in Punkt e auf die Tiefenstufe 15 m erfolgen, was bewirkt, dass der gesamte Tauchgang bis zum Punkt f nur mit 87 min bei 15 m zu Buche schlägt, wodurch der Taucher im Punkt g mit nur 5 min bei 3 m dekomprimieren kann, während er nach der erstgenannten Methode 10 min, nach der herkömmlichen Methode sogar 23 min gebraucht hätte.

[0076] Durch die Umrechnung mit der erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung ergibt sich eine mit weniger überflüssiger Sicherheit behaftete äquivalente Tauchzeit, so dass es sich für den Taucher lohnt, dann umzurechnen, wenn die äquivalente kürzer als die aktuelle Tauchzeit ist. Auch beim Auftauchen muss die jeweilige Tauchzeit bestimmt werden, doch schreibt hier das Druckkammerlabor vor, dass alle Halte während des Auftauchens (ausserhalb der Nullzeitgrenze) in ihrer ganzen Dauer, inklusive der Aufstiegszeit von der maximal erreichten Tauchtiefe bis zum Halt, zur Tauchzeit hinzugezählt werden müssen.

[0077] In den folgenden Beispielen (siehe Fig. 2A bis 2G) bedeutet "Bottomtime" die jeweils aktuelle, bzw. allenfalls umgerechnete (äquivalente) Grundzeit, "Deco" die vorgeschriebenen Dekompressionsbedingungen.

[0078] 2 A) Tauchgang mit Repetitivgruppe G nach vorangegangenem Tauchgang 1D und nachfolgendem Oberflächenintervall im Bereich von 0 - 700 m über Meer von 25 min; Repetitivtauchgang mit stufenweisem Abtauchen. Herkömmliche Berechnungsmethode ergibt im Punkt f und der Repetitivgruppe G den Dekompressionsplan für 82 min / 85 m: 10 min bei 6 m und 38 min bei 3 m.

[0079] Punkt a: Stufenweises Abtauchen Umrechnung 17 min / 9 m auf 12 min / 12 m ; Zeitgewinn 5 min.

[0080] Punkt b: Repetitivgruppe G wird in der Bottomtimeberechnung nach Ueberschreiten der Repetitivtabellen- Zeile A (12 min / 12 m) berücksichtigt. Bottomtime = 13 min + Repetitivzuschlag 85 min = 98 min.

[0081] Punkt c: Stufenweises Abtauchen unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe G.

Bottomtime 108 min/12m

- 85 min Repetitivzeitzuschlag (G)

23 min/12m

Umrechnung auf 15 m Tiefenstufe 22 min/15 m

Repetitivzuschlag + 63 min/15 m

85 min/15 m

Nullzeitgrenze überschritten (75 min / 15 m)

Bottomtime 85 min / 15 m - Deco: 3m/5min

Punkt d: Stufenweises Abtauchen unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe G

Bottomtime 87min/15m

- 63min Repetitivzeitzuschlag (G)

24min/15m

Umrechnung auf 20 m Tiefenstufe 20min/20m

Repetitivzuschlag + 44min

64min/20m

Bottomtime 64 min / 20 m - Deco: 3m/18min

Punkt e: Stufenweises Abtauchen unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe G

Bottomtime 71 min/20m

-44min Repetitivzeitzuschlag (G)

27min/20m

Umrechnung auf 25 m Tiefenstufe 26min/25m

Repetitivzeitzuschlag + 34min

60min/25m

Bottomtime 61 min / 25 m - Deco: 6m/3min und 3m/30min

[0082] 2 B) Tauchgang auf 701 - 1500 m über Meer (siehe Tabellen 5 bis 8!) nach vorangegangenem Tauchgang 1 E und

- einem nachfolgenden Oberflächenintervall von 110 min auf 0 - 700 m über Meer - es folgt Repetitivgruppe D aus H,

- einem darauf folgenden Oberflächenintervall von 80 min auf 701 - 1500 m über Meer - es folgt Repetitivgruppe A aus D.

[0083] Als Vergleich dazu entstünde bei einem Oberflächenintervall von 190 min auf 0 - 700 m über Meer Repetitivgruppe B.

Herkömmliche Berechnungsmethode ergibt im Punkt f und der Repetitivgruppe A den Dekompressionsplan für 54 min / 20 m - Deco: 4 m / 5 min

2m/19min

Punkt a: Repetitivgruppe A wird in der Bottomtimeberechnung nach Ueberschreiten der Repetitivtabellen- Zeile A (12m/13min) berücksichtigt. Bottomtime = 14 min + Repetitivzeitzuschlag

+ 13 min = 27 min

[0084] Punkt b: Stufenweises Abtauchen unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe A.

Bottomtime 47min/12m

- 13min Repetitivzeitzuschlag (A)

34min/12m

Umrechnung auf 15 m Tiefenstufe 30min/15m

Repetitivzeitzuschlag + 11 min

41min/15m

Nullzeitgrenze überschritten (30min/15m)

Bottomtime 41 min/15m - Deco: 2m/8min

Punkt c: Stufenweises Abtauchen unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe A.

Bottomtime 47min/15m

- 11 min Repetitivzeitzuschlag (A)

36min/15m

Umrechnung auf 20 m Tiefenstufe 26min/20m

Repetitivzeitzuschlag + 8min

34min/20m

Bottomtime 34min/20m -Deco:4m/3min und 2m/9min

2 C) Extrem-Tauchgang ohne Vorbelastung, Repetitivgruppe Null, auf 0 - 700 m über Meer. Tieftauchgang, der die Tabellenwerte erschöpft - "out of range".

[0085] Punkt a - h: Stufenweises Abtauchen innerhalb der Nullzeit mit maximalem Zeitgewinn von 11 min.

a: Umrechnung 16min/ 9m auf 12min/12 m; Zeitgewinn 4 min

b: " 12min/12m auf 10min/15 m; " 2 min

c: " 11min/15m auf 12min/20 m; " 0 min

d: " 11min/20m auf 9min/25 m; "" 2 min

e: " 9min/25m auf 8min/30 m; " 1 min

f: " 8min/30m auf 6min/35 m; " 2 min

g: " 6min/35m auf 6min/40 m; " 0 min

h: " 6min/40m auf 5min/45 m; " 0 min

Nullzeitgrenze überschritten (Omin/45m)

Bottomtime 5min/45m - Deco: 3m/4min

[0086] Durch zu langsames Abtauchen von Punkt a nach h wäre es durchaus möglich, dass der maximale Zeitgewinn von 11 min nicht erreicht wird, wenn eine Bottomtime von 7 min bzw. 9 min auf 45 m vorliegt, die sich im Dekompressionsplan niederschlägt.

Punkt i: Bottomtime 11 min/45m - Deco: 6m/2min und 3m/6min

Punkt k: Bottomtime 16min/45m - Deco: 6m/3min und 3m/11min

Punkt 1: Umrechnung 18min/45m auf 16min/50m; Zeitgewinn 2 min; Bottomtime 16min/50m - Deco: 6m/5min und 3m/17min. Gesamttauchzeit 27min.

Punkt m: Umrechnung 18min/50m auf 17min/55m;

Zeitgewinn 1min. Bottomtime 17min/55m Deco: 12m/1min, 9m/4min, 6m/8min und 3m/24min. Gesamttauchzeit 42 min.

[0087] Punkt n: Bottomtime 21min/55m - Deco: 12m/2min, 9m/7min, 6m/10min und 3m/32min. Gesamttauchzeit 56 min.

[0088] Punkt o: Umrechnung 23min/55m auf 22min/60m; Zeitgewinn 1 min. Bottomtime 22min/60m-Deco: 15m/2min, 12m/2min, 9m/10min, 6m/10min und 3m/35min. Gesamttauchzeit 64min.

[0089] Punkt p: Umrechnung 24min/60m auf 23min/65m; Zeitgewinn 1min; Bottomtime 23min/65m - Deco: 15m/2min, 12m/4min, 9m/10 min, 6m/13min und 3m/40min. Gesamttauchzeit 75 min.

[0090] Punkt q: Bottomtime 26min/65m - Deco: 18m/1min, 15m/2min, 12m/8min, 9m/14min, 6m/18min und 3m/46min. Gesamttauchzeit 95 min.

[0091] Punkt r: Bottomtime 31min; Tauchtiefe 65m; hierfür können keine Dekompressionsbedingungen ermittelt werden - Tabellenwerte erschöpft. "Out of range" LED leuchtet auf, Dekompressionsbedingungen und Auftauchzeit werden gelöscht, maximal erreichte Tiefe wird ausgegeben.

[0092] 2 D) Extrem Tauchgang ohne Vorbelastung Repetitivgruppe Null auf 0 - 700 m über Meer. Tieftauchgang über 70 m, Tabellenwerte erschöpft: "out of range".

[0093] Punkt a - f: Ab Punkt a erfolgt ein kontinuierliches Erhöhen der Dekompressionsbedingungen bei jedem Durchtauchen der Tiefenstufen bis Punkt f.

a: Bottomtime 1 min xxsec - Deco. für 10min/45m - 3m/4min

b: Bottomtime 1 min xxsec - Deco. für 10min/50m - 3m/5min

c: Bottomtime 1min xxsec - Deco. für 10min/55m - 9m/1 min 6m/2min

d: Bottomtime 1 min xxsec - Deco. für 10min/60m - 9m/1 min 6m/3min 3m/5min

e: Bottomtime 1 min xxsec - Deco. für 10min/65m -12m/lmin 9m/2min 6m/3min 3m/6min

[0094] Punkt f: Bottomtime 2min xxsec - Deco.für5min/70m - 9m/2min 6m/4min 3m/5min Gesamttauchzeit 18min.

[0095] Punkt g: Bottomtime 6min xxsec - Deco.für 10min/70m -12m/2min. 9m/3min 6m/4min 3m/6min Gesamttauchzeit 22 min.

[0096] Punkt h: Bottomtime 11 min xxsec - Deco.für 15min/70m -12m/2min 9m/3min 6mm/10min Gesamttauchzeit 42 min.

[0097] Punkt i: Uebertauchen der 70m Tiefenstufe - LED, out of range leuchtet auf, Auftauchzeit und Dekompressionsbedingungen werden gelöscht, die maximal erreichte Tauchtiefe wird ausgegeben.

[0098] 2 E) Tauchgang mit Repetitivgruppe Null auf Bergseehöhe 701 - 1500 m über Meer (siehe Tabellen 5 bis 8!). Realistischer Pendeltauchgang.

Punkt a: Stufenweises Abtauchen Umrechnung 15min/10m auf 13min/12m; Zeitgewinn 2min

Punkt b: Stufenweises Abtauchen Umrechnung 13min/12m auf 11min/15m; Zeitgewinn 1min

Punkt c: Stufenweises Abtauchen Umrechnung 11 min/15m auf 8min/20m; Zeitgewinn 3min

Punkt d: Stufenweises Abtauchen Nullzeitgrenze der 20 m Tiefenstufe (15min/20m) überschritten Umrechnung 15min/20m auf 23min/15m

Punkt e: Stufenweises Abtauchen mit Korrekturrechnung Umrechnung 25min/15m 21 min/20m

Korrekturrechnung

[0099] Bottomtime = Bottomtime der Tiefenstufe 20 m im Punkt d zuzüglich die seit dem Punkt d verstrichene Zeit. Bottomtime = 15min + 2min = 17min/20m Nullzeitgrenze (15min/20m) überschritten Bottomtime 17min/20m - Deco.für 20min/20m - 2m/4min

Punkt f: Bottomtime 21min xxsec - Deco.für 25min/20m - 2m/6min

Punkt g: Stufenweises Abtauchen Umrechnung 25min/20m auf 20min/25m Bottomtime 20min/25m - Deco.für 25min/25m - 4m/4min 2m/8min

Punkt h: Beginn des Aufstiegs mit 10m/min Bottomtime 25min xxsec

Punkt i: Verlassen des Auftauchkegels, die Bottomtime wird um die im Auftauchkegel verbrachte Zeit, erhöht. Bottomtime 26min xxsec - Deco.für 30min/25m - 7m/3min 4m/4min 2m/9min

2 F) Tauchgang nach vorangegangenem Tauchgang 2E und einem nachfolgenden Oberflächenintervall von 70min auf 701 - 1500 m über Meer - es folgt Repetitivgruppe D aus G - und einem darauf folgenden Oberflächenintervall von 80min auf 0 - 700 m über Meer - es folgt Repetitivgruppe B aus D.

[0100] Als Vergleich dazu entstünde bei einem Oberflächenintervall von 150 min auf 701 - 1500 m über Meer die Repetitivgruppe A.

Herkömmliche Berechnungsmethode ergibt im Punkt h den Dekompressionsplan für 44min/40m von 12m/ 2min 9m/ 7min 6m/20min 3m/40min,

wobei das Verlassen der Dekompressionsphase noch nicht berücksichtigt wurde.

[0101] Punkt a: Repetitivgruppe A wird nach überschreiten der Repetitivtabellen-Zeile A (40m/4min) in der Bottomtimeberechnung berücksichtigt. Bottomtime = 5 + Repetitivzeitzuschlag 4min - 9min

Punkt b. Nullzeitgrenze (10min/40m) überschritten Umrechnung 10min/40m auf 10min/35m

Punkt c: Nullzeitgrenze (15min/35m) überschritten Umrechnung 15min auf 22min/30m Bottomtime 22min/30m - neco.für 25min/30m - 3m/5min

Punkt d: Stufenweises Abtauchen mit Korrekturrechnung Umrechnung 32min/30m

- 6min Repetitivzeitzuschlag A

26min/30m

Umrechnung auf 22min/35m

Repetitivzeitzuschlag + 4min

26min/35m

Bottomtime 26min/35m

Korrekturrechnung

[0102] Bottomtime = Bottomtime im Punkt c auf 35m zuzüglich der Zeit, die seit c verstrichen ist.

Bottomtime = 15min + 10min = 25min/35m

Bottomtime 25min/35m - Deco.für 25min/35m - 3m/ 9min

Punkt e: Bottomtime 26min xxsec - Deco.für 30min/35m - 3m/12min

Punkt f: Bottomtime 31min xxsec - Deco.für 35min/35m - 6m/ 5min 3m/17min

Punkt g: Bottomtime 36min xxsec - Deco.für 40min/35m - 6m/ 7min 3m/20min

Punkt h: Beginn des Aufstiegs zur Dekompression mit 10 m / min

Punkt i: Abtauchen während der Dekompressionsphase mehr als 3 m unter die tiefste Dekompressionsstufe (7m).

[0103] Die gesamte bis anhin dekomprimierte Zeit wird der Bottomtime beaufschlagt.

D.h: Bottomtime = 40min + 5min Dekompressionszeit= 45min

Bottomtime 45min/35m - Deco.für 50min/35m - 9m/ 3min 6m/1 Omin 3m/35min

Punkt k: Abermals Beginn der Dekompression, jetzt aber für 50min/35m.

2 G) Extremtauchgang ohne Vorbelastung, Repetitivgruppe Null auf 0 - 700 m über Meer.

[0104] 

1. Tauchgang mit Notaufstieg

2. Tauchgang, wobei der Tauchcomputer erst unter Wasser eingeschaltet wird.

1. Punkt a: Nullzeitgrenze (Omin/45m) überschritten Bottomtime 2min xxsec - Deco.für 10min/45m - 3m/4min Punkt b: Notaufstieg-Beginn

[0105] Punkt c: Eintritt in die Dekompressionsstufe, LED - DECO leuchtet auf.

[0106] Punkt d: Eintritt in die Oberfläche ohne den vorgeschriebenen Dekompressionsstop einzuschalten. LED-"out of range"leuchtet auf. Dekompressionsbedingungen, Auftauchzeit und LED - Deco werden gelöscht, die maximal erreichte Tauchtiefe wird ausgegeben.

[0107] 2. Punkt a: Einschalten des Tauchcomputers unter Wasser - LED, out of range leuchtet auf, maximal erreichte Tauchtiefe wird als Schleppwertanzeige ausgegeben.

[0108] Wesentlich ist jedenfalls, dass jeder Taucher, der bezüglich der Tauchzeit und der maximalen Tauchtiefe oberhalb der Nullzeitkurve bleibt, sich im Bereiche des Nullzeittauchens befindet und daher beim Auftauchen keine Dekompressionshalte einlegen muss (wenn auch eine Pause von 3 min in 3 m Tiefe beim Auftauchen empfohlen wird). Solange sich aber der Taucher innerhalb der Nullzeit befindet, darf das oben an Hand des Abtauchens beschriebene Verfahren zur Ermittlung der äquivalenten Grundzeit auch auf das Auftauchen übertragen werden, weil ja der Taucher sowieso jederzeit ohne Dekompression wieder auftauchen kann.

[0109] Unter diesen Voraussetzungen kann man auch beim Auftauchen (im Sinne eines Repetitivtauchganges) für den nachfolgenden Tauchgang aus der Zeitzuschlagtabelle einen Zeitzuschlag vorsehen. Nun ergibt sich aber das Problem, dass bei allgemeiner Anwendung dieses Verfahrens für alle Tiefenstufen und bei Umrechnung der aktuellen Grundzeit beim Ueberschreiten einer Tiefenstufe nach oben in die Grundzeit der höheren Tiefenstufe sich beträchtliche Rundungsfehler einschleppen, die sich besonders stark auswirken, wenn der Taucher erst einige Tiefenstufen aufwärts schwimmt und anschliessend wieder auf die maximale Tiefenstufe abtaucht. Die Lösung dieses Problems besteht vorteilhafterweise darin, dass nur dann das vorangegangene Tauchen in einer grösseren Tiefe auf die Tiefenstufe der aktuellen Tauchtiefe umgerechnet wird, wenn die aktuelle Grundzeit gerade so gross geworden ist, wie die Nullzeit der maximalen Tauchtiefe. Im Zeitpunkt der Umrechnung der Grundzeit auf die aktuelle Tauchtiefe muss nur eine Korrekturzeit festgehalten und die bisherige Grundzeit als Korrektur-Grundzeit verwendet werden. Diese beiden Korrekturwerte sind aber nur erforderlich, falls der Taucher innerhalb kurzer Zeit wieder auf die maximale Tauchtiefenstufe zurückkehrt.

[0110] Dann muss nämlich verglichen werden, ob die Summe aus der Korrektur-Bottomtime und der im Zeitpunkt des Zurückkehrens gestoppten Korrektur-Grundzeit kleiner ist, als die bis zu diesem Zeitpunkt verstrichene aktuelle Bottomtime. Wenn ja, muss die aktuelle Bottomtime korrigiert werden, indem sie gleich der Summe aus Korrektur-Bottomtime und Korrekturzeit gesetzt wird. Andernfalls hat sich die Umrechnung gelohnt.

[0111] Durch dieses neuartige Verfahren erhält man einen wesentlichen Vorteil, denn es ist so möglich, einen Tauchgang sowohl im Ab- als auch im Auftauchen gewissermassen aus einander folgenden Repetitivtauchgängen entsprechend den Tabellen zusammensetzen und dadurch die Voraussetzung für eine Digitalisierung zu schaffen.

[0112] Der Digitalisierung des Tauchganges wurde deshalb soviel Beachtung geschenkt, weil die zur Bestimmung der Dekompressionsbedingungen benötigten Werte, die Bottomtime und die maximale Tauchtiefe, dadurch optimal ermittelt werden können. Dabei geht man wie folgt vor. Mit der Bottomtime und der maximalen Tauchtiefe werden in der Dekompressionstabelle die zugehörigen Dekompressionsbedingungen gelesen.

[0113] Unter Dekompressionsbedingungen versteht man die Dekompressionszeiten der einzelnen Dekompressionsstufen der Dekompressionstabelle, welche Zeiten vom Taucher einzuhalten sind.

[0114] Etwas anders sind die bestehenden Vorschriften für den Fall,- dass einem Tauchgang innerhalb von 12 Stunden ein anderer Tauchgang vorangegangen ist. Wie schon an Hand der obigen Umrechnungsbeispiele erläutert wurde, wird jedem Tauchgang zu Beginn des Oberflächenintervalles eine Repetitivgruppe zugeordnet, die dem Sättigungsgrad an Stickstoff im Gewebe des Tauchers entspricht, um für die Dekompressionsparameter einen entsprechenden Zuschlag zu ermitteln. Herkömmlicherweise wird bei Beginn des Repetitivtauchganges die Repetitivgruppe für das Ende des Oberflächenintervalles bestimmt.

[0115] Es ist aber vorteilhaft, wenn während des Oberflächenintervalles im Gegensatz zu dieser herkömmlichen Methode die Repetitivgruppe kontinuierlich nachgeführt wird, um so die dazu benötigte Oberflächenintervall- Tabelle zu kürzen und letztlich damit für die erfindungsgemässe Anzeigeeinrichtung Speicherplätze zu sparen. Das Resultat, d.h. die am Ende des Oberflächenintervalles sich ergebende Repetitivgruppe, ist dasselbe. Das kontinuierliche Bestimmen der Repetitivgruppe wird später an Hand der Erläuterung der Programmabläufe beschrieben.

[0116] Ueblicherweise wird die Repetitivgruppe erst bei Beginn des Auftauchens berücksichtigt, weil bei Einsichtnahme in die Tabelle die Umrechnung der Grundzeit jeweils unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe erfolgen müsste. Wird aber, wie dies erfindungsgemäss geschieht, eine entsprechende Wandlereinrichtung vorgesehen, so kann die entsprechende Korrektur leicht selbständig vorgenommen werden.

[0117] Daher ist zweckmässig, wenn die Repetitivgruppe am Ende des Oberflächenintervalls bei jedem Tiefenstufenwechsel während des Abtauchens durch einen Repetitivzeitzuschlag berücksichtigt wird. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dem Taucher zu jeder Zeit die minimale Aufstiegszeit inklusive der Dekompressionszeit anzugeben. Bei dem herkömmlichen Verfahren erhöhen sich bei Beginn des Auftauchens schlagartig die Dekompressionszeiten, d.h. die Korrektur wäre bedeutend komplizierter, weil bei der Grundzeitbestimmung (gemäss den obigen Erläuterungen) sowieso bereits Korrekturen vorzunehmen sind und ein zusätzlicher Korrekturwert nur zusätzliche Komplikationen schafft.

[0118] Soll also die Grundzeit beim Abtauchen unter Berücksichtigung der Repetitivgruppe umgerechnet werden, so wird vor der Umrechnung der aktuellen in die äquivalente Grundzeit der Repetitivzuschlag des vorangegangenen Tiefenstufenwechsels von der aktuellen Grundzeit subtrahiert, anschliessend die Umrechnung in der oben beschriebenen Weise durchgeführt und schliesslich der Repetitivzeitzuschlag der jeweils nächsttieferen Tiefenstufe zur aktuellen Grundzeit hinzugezählt. Damit wird der vorangegangene Tauchgang und seine dadurch bewirkte Vorbelastung des Gewebes bei jedem Tiefenstufenwechsel in eine grössere Tiefe den Werten des Tauchganges überlagert. Diese Werte können gemäss der obigen Beschreibung bereits in digitalisierter Form vorliegen.

[0119] An Hand der Fig. 3 sei inzwischen noch erläutert, welche Probleme in Zusammenhang mit der Berücksichtigung des Luftdruckes auftreten. Setzt man in den verschiedenen Höhen gleiche Temperatur voraus, so nimmt der Luftdruck mit zunehmender Höhe nach einer Exponentialfunktion ab. Bei genauer Luftdruckberechnung muss berücksichtigt werden, dass die Temperatur mit der Höhe abnimmt. Um ein möglichst genaues Bild über den Luftdruck bis in 4000 m Höhe zu erhalten, berechnet man denselben nach der internationalen Höhenformel, die eine Jahresmittel-Temperatur auf der Meereshöhe von 15° C und den Luftdruck im Jahresmittel in Meereshöhe von P_o = 101,325 kPa berücksichtigt. Sie ist bis in eine Höhe von 11.000 m gültig und lautet

[0120] Um ein möglichst realistisches Bild der Luftdruckkurve zu erhalten, müssen die wetterbedingten Luftdruckschwankungen berücksichtigt werden, welche als Folge von Wetterstürzen auftreten und auf Meereshöhe bis zu + 50 mbar ausmachen können. Das sind 5 % relativer Fehler, der der Luftdruckkurve als Streubereich überlagert wird.

[0121] Die in Fig. 3 gezeigte Luftdruckkurve ist mittels einer Geraden 4 durch die Punkte (0/1) und (3300/0.67) approximiert, wobei A L die maximale Luftdruckänderung auf Meereshöhe und S der Streubereich der Luftdruckschwankungen ist, der etwa 5 % ausmacht. Eingezeichnet ist ferner die Höhenmesser-Auflösung A pro 100 m, der maximale fehler F_M des Höhenmessers, sowie der minimale Fehler F_Smin und der maximale Fehler F_Smin der über den Luftdruck gemessenen Höhe, der im Bereich des Uebergangs von einer Höhenstufe in die andere zur Auswahl des nächstrn Tabellensatzes führen kann.

[0122] Daraus geht hervor, dass der 5%ige relative Fehler des Luftdruckes einen bedeutend grösseren relativen Fehler bezüglich der Höhe nach sich zieht.

[0123] Bei der Betrachtung der einzelnen Höhenstufen-Grenzen (700/701, 1500/1501, etc.) steigt der relative Fehler im Maximum bis auf + 72 % (-500 m auf 700 m) an, und bleibt im Minimum über 10 % (+350 m auf 3200 m). Diese enorm grossen Abweichungen der kartographischen Höhe über Meer von der luftdruckmässig betrachteten Höhe über Meer sind in den Tabellen-Sätzen des Druckkammerlabors der Universität Zürich mit Sicherheitsfaktoren berücksichtigt, so dass der Taucher nicht gefährdet wird.

Beispiel

[0124] Ein Taucher befindet sich nach der Landkarte an einem Bergsee auf 1300 m über Meer und verwendet für seinen Tauchgang den Tabellensatz für die Höhenstufe (700/1500) m über Meer. Der vorherrschende Luftdruck kann in Folge eines Wettersturzes jedoch so stark angestiegen sein, dass er jetzt einer äquivalenten Höhe von weniger als 700 m über Meer entspricht. Jetzt könnte der Taucher den Tabellensatz der Höhenstufe 0-700 m über Meer verwenden, wenn er zur Auswahl des Tabellensatzes einen Höhenmesser anstelle der Landkarte verwenden würde.

[0125] Um eine grössere Genauigkeit für die Auswahl des Tabellensatzes zu erzielen als mit Hilfe einer Landkarte, bedarf es keines Präzisions-Höhenmessers. Der relative Fehler dieses Höhenmessers muss nur kleiner sein, als der minimale relative Fehler der kartographischen Höhe, bezogen auf die dem Luftdruck äquivalente Höhe. Damit braucht der relative Fehler des Höhenmessers nur kleiner als 10 % zu sein. Die erfindungsgemässe Anzeigeeinrichtung berücksichtigt den Luftdruck in ausreichender Weise und greift daher richtigerweise unter den Bedingungen des genannten Beispiels auf den Tabellensatz 0 - 700 m über Meer, der dem herrschenden Luftdruck entspricht, obwohl sich der Taucher auf 1300 m über Meer befindet.

[0126] Andererseits gilt für den Druck (P_w) der Wassersäule:

[0127] Annahme (P_w) = bar und pH₂0 = 103 kg/ m³ so gilt:

(2) Tauchtiefe in Meter = 10.

[0128] Weil die Wassertiefe nicht unabhängig vom vorherrschenden Luftdruck (Ph) bestimmt werden kann, muss dieser berücksichtigt werden. Der Wasserdruck (P,) ist die Differenz aus absolutem Druck (P_ab_s) und Luftdruck (Ph). Es gilt daher für die Tauchtiefe (DEPTH) in Meter und die Drücke (P_ab_s). (Ph) in bar:

(3) DEPTH = 10. (P_ab_s - Ph)

[0129] Um die Tauchtiefe bei Tauchgängen auf verschiedenen Höhen über Meer zu bestimmen, muss ein Absolut-Druckaufnehmer gewählt und die Tauchtiefe nach (3) berechnet werden.

[0130] Das spezifische Gewicht von Meerwasser ist ca.p= 1025 g/cm³ dasjenige von Süsswasser ca.p = 1,0 g/cm³.

[0131] Weil die Tauchtiefe sowohl im Meerwasser als auch im Süsswasser bestimmt werden muss, folgt eine kurze Fehleranalyse.

[0132] Wird bei einer wirklichen Tauchtiefe von 10 m die Tauchtiefe nach (3), unter Berücksichtigung von p, bestimmt, dann ergibt sich als Tauchtiefe im Süsswasser 10m, als Tauchtiefe im Meerwasser 10,25 m. Der relative Fehler der Tauchtiefe im Meerwasser bezüglich der wirklichen Tauchtiefe ist also + 2.5 %. Mit dieser Genauigkeit ist auszukommen, zumal der Fehler auf der sicheren Seite liegt und dadurch nie eine zu geringe Tiefe ermittelt wird.

[0133] Damit ergeben sich die spezifischen Anforderungen an ein Druckmeßsystem, wie es gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der später beschriebenen Anzeigeeinrichtung verwendet wird, nämlich an einen Absolutwert - Druckaufnehmer von 0 - 10 bar, damit der Höhenbereich 0 - 4000 m über Meer und der Wassertiefenbereich 0 - 80 m erfasst werden können.

[0134] Um eine genügend grosse Genauigkeit der Höhenmessung und Tauchtiefenmessung gewährleisten zu können, darf der relative Fehler 3.5 % nicht überschreiten.

Die Empfindlichkeit

[0135] 

[0136] muss so gross sein, dass eine Druckänderung von 0,01 bar = 100 m Luftsäule = 10 cm Wassersäule eine Spannungsänderung ergibt, die nach der Verstärkung und der A/D - Wandlung digital mindestens einem Digit der niedrigsten Wertigkeit entspricht; als Binär-Wert dargestellt (E)₂ ≽ (1)2

[0137] Es wurde bereits erwähnt, dass Wiederholungstauchgänge innerhalb von 12 Stunden bei der Bestimmung der Dekompressionsparameter mit zu berücksichtigen sind. Hierauf soll nachstehend etwas genauer eingegangen werden. Es wurde auch schon gesagt, dass die verschiedenen Repetitivgruppen mit Buchstaben bezeichnet werden und zu einem Zeitzuschlag nach der Zeitzuschlagtabelle führen.

[0138] Fig. 4 zeigt die graphische Darstellung eines Repetitivtauchganges mit einer Tauchzeit T2 nach einem vorangehenden Tauchgang mit einer Tauchzeit T₁ und einer Dekompressionszeit D sowie nach einem Oberflächenintervall Oi. Beispielsweise beträgt die Tauchzeit T₁ 50 min und die Dekompressionszeit D auf Grund dieser Tauchzeit und der Tiefe (10m) 3 min, womit sich nach dem Auftauchen und mit Beginn des Oberflächenintervalles eine Repetitivgruppe f ergibt. Das Oberflächenintervall Oi beträgt gemäss Fig. 4 100min. Dabei nimmt der überschüssige Gasgehalt im Körper des Tauchers ab und es kommt zu einer Repetitivgruppe C, die einer geringeren Gasmenge entspricht. Dies lässt sich der Oberflächenintervall-Tabelle entnehmen. Der Taucher, welcher sich nun in der Repetitivgruppe C befindet, will auf 30 m abtauchen. In der C-Zeile der Zeitzuschlagstabelle findet er in der 30 m Kolonne den Zeitzuschlag 10 min. Dieser bedeutet, dass sich im Körper des Tauchers noch soviel Gas befindet, wie wenn er bereits 10 min auf 30 m gewesen wäre. Für die Ermittlung einer angemessenen Dekompression muss nun also der Zeitzuschlag zur neuen, realen Tauchzeit hinzugezählt werden. Beträgt die reale Tauchzcit nun z.B. 20 min, so muss er den Dekompressionsplan für 30 min auf 30 m wählen.

[0139] Nun ist ein Repetitivtauchgang nach Fig. 4 bei gleichbleibender Meereshöhe bestimmt der häufigste fall. Was aber geschieht, wenn der Taucher das Gewässer und die Meereshöhe wechselt, sei an Hand der fig. 5 besprochen.

[0140] In grösserer Höhe sind die Zeiten, mit denen eine bestimmte Repetitivgruppe erreicht wird, kürzer. Es ist erlaubt, in der Höhe das Oberflächenintervall mit einem tieferen Tabellensatz zu berechnen; das Umgekehrte jedoch ist nicht statthaft.

Beispiel nach Fig. 5

[0141] 1. Tauchgang 450 m über Meer, 40 min in 30 m; nach dem vorgeschriebenen Dekomprimieren unter Wasser ist der Taucher um 11.01 Uhr aus dem Wasser und befindet sich nun in Gruppe J. Mit einem Helikopter wird er nun zu einem Bergsee auf 1400 m über Meer geflogen. Um 12 Uhr hat er die Höhengrenze 700 m über Meer überstiegen. Zu diesem Zeitpunkt ist er in der Gruppe G, was ihm eine Flughöhe bis 2000 m über Meer erlaubt. Um 12.55 Uhr ist er bereit zum neuen Tauchgang. Nach der Oberflächenintervall-Tabelle 0 - 700 m über Meer befand er sich ab 12.06 Uhr in der Gruppe F. Die restlichen 49 min Oberflächenintervall-Zeit berücksichtigt er im Tabellensatz 701 - 1500 m über Meer und kommt um 12.55 Uhr von der Gruppe F in die Gruppe D. Entsprechend seiner neuen Tauchtiefe sucht er sich nun den Zeitzuschlag heraus. Um 13.30 Uhr ist der Tauchgang beendet, und er befindet sich nun in der Gruppe G. Um 15.10 Uhr unterschreitet er die Höhengrenze 700 m über Meer. Im Tabellensatz 701 - -1500 m über Meer befand er sich nach 90 min Oberflächen intervall (d.h. um 15.00 Uhr) in der Gruppe C. Das weitere Oberflächenintervall nach 15.00 Uhr wird im Tabellensatz 0 - 700 m über Meer berücksichtigt, da die Oberflächenintervall-Tabelle 701 - 1500 m über Meer keine Gültigkeit mehr hat, wenn die Grenze 700 m über Meer unterschritten wurde.

[0142] Aufbau der erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung:

Die obigen Ausführungen zeigen, dass die Handhabung der Tabellen verhältnismässig umständlich ist und es daher unmöglich ist, damit dem Taucher zu jedem Zeitpunkt eines Tauchganges diejenigen Informationen zu geben, die er eigentlich nötig hätte. Die bisher bekannten Tauchcomputer haben das Ablesen der Tabellen lediglich automatisiert, ohne dabei eine Umrechnung der aktuellen in die äquivalente Grundzeit, eine Einbezichung des tatsächlichen Luftdruckes (der gemäss Fig. 3 erheblichen Schwankungen ausgesetzt sein kann) bzw. der Repetitivzeitzuschläge, oder eine laufende Anzeige der jeweils erforderlichen Auftauchzeit zu ermöglichen. Insgesamt waren also die von ihnen erhältlichen Angaben mit grossen Ungenauigkeiten behaftet. Hier Abhilfe zu schaffen und dem Taucher eine möglichst genaue Information, insbesondere über die Dekompressionsparameter, zu vermitteln, ist Ziel der Erfindung.

[0143] Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, mit dessen Hilfe dieses Ziel verwirklicht werden kann. Dabei werden einer Wandlereinrichtung 5 der Umgebungsdruck (d.h. sowohl Luftwie auch Wasserdruck) von zumindest einem Druckmesser 6 als Eingangsgrösse zugeführt. Eine weitere Eingangsgrösse liefert ein Zeitgeber (Timer) 7, der - wie aus der späteren Beschreibung ersichtlich wird - auch in die Wandlereinrichtung integriert seen kann. Schliesslich muss auch noch eine Spannungsversorgungsschaltung 8 vorgesehen sein, die über einen willkürlich, d.h. unmittelbar manuell oder allenfalls über eine Fernsteuerung, betätigbaren Hauptschalter 9 einschaltbar ist.

[0144] Innerhalb der Wandlereinrichtung 5 wird nicht nur Beginn und Ende eines Tauchganges samt seinem Verlauf aufgenommen, sondern vorzugsweise auch die Vorgeschichte, um so die Repetitivzeitzuschläge berücksichtigen zu können. Hiezu ist es natürlich erforderlich, dass die Wandlereinrichtung 5 selbst und/oder an sie angeschlossene Speichereinrichtungen das zugehörige Tabellenmaterial gespeichert erhalten. Zweckmässig erfolgt die Verarbeitung der Signale in digitalisierter Form, weshalb es zumindest für den Analogsignale liefernden Druckmesser 6 notwendig sein wird, einen Analog/Digitalwandler innerhalb der Wandlereinrichtung 5 vorzusehen.

[0145] Als Ausgangsgrössen einer solchen Wandlereinrichtung 5 lassen sich ein Richtwert At für die zu erwartende Auftauchzeit (inklusive der Dekompressionszeit), die Dekompressionsparameter D (d.h. Tiefenstufen und Zeiten für die Dekompression), die Tiefenangaben Tm (wie aktuelle Tiefe und maximale Tiefe), sowie die Gesamttauchzeit Tt ermitteln. Ferner ist es aber auch zweckmässig, wenn Abnormfunktionen angezeigt werden, d.h. fehlerhaftes Verhalten des Tauchers und/oder des Anzeigegerätes selbst. So kann eine Anzeige Va für das Ueberschreiten der maximalen Auftauchgeschwindigkeit des Tauchcrs und wenigstens eine weitere Anzeige An vorgesehen sein, die ein Batterieüberwachungssignal bei unzureichender Energiezufuhr und/oder ein Signal dann liefert, wenn Werte auftreten, die in den abgespeicherten Tabellen nicht vorkommen, etwa weil der Taucher in unzulässiger Weise die maximale Tiefenstufe von 70 m nach unten zu überschritten hat.

[0146] Obwohl die Anzeigeeinrichtung selbstverständlich in einem drucksichercn Gehäuse untergebracht werden muss, kann des weiteren ein Leckfühler mit einer entsprechenden Anzeige vorgesehen sein. Ferner muss zwar die Anzeigeeinrichtung am Körper des Tauchers, zweckmässig am Arm, unverlierbar befestigbar sein, doch kann er für den Fall eines Verlustes (etwa beim Abnehmen, weil das Gerät bei der Arbeit unter Wasser stört) einen Bewegungsdetektor beinhalten, der bei Fehlen einer vom Taucher verursachten Bewegung nach kurzer Zeit ein optisches, akustisches und/oder sonstwie anpeilbares Signal zur Erleichterung des Wiederauffindens auslöst.

[0147] Bei Ansprechen der Anzeige An zur Anzeige der Tatsache, dass das Tabellenende erreicht ist, können die Dekomionsparameter (Ausgangsgrössen D) nicht mehr exakt pressionsparameter (Ausgangsgrössen D) nicht mehr exakt ermittelt werden. Es wird später noch erläutert werden, dass für diesen Fall ein Nebenschluss zur eigentlichen Wandlereinrichtung vorgesehen sein kann, durch welche Nebenschluss-schaltung dem Taucher die aktuelle Tauchtiefe und die Tauchzeit angezeigt bleibt, jedoch die Dekompressionsbedingungen und die Auftauchzeit gelöscht werden, weil dieselben infolge Abnormverhalten des Tauchers nicht mehr berechnet werden können. Beispielsweise wird bei einem Notaufstieg ohne Einhaltung des vorgeschriebenen Dekompressionshaltes, um den Taucher nicht völlig ohne Information zu lassen, ihm zusätzlich die maximal erreichte Tauchtiefe angezeigt, damit er mittels der Tauchzeit und der maximal erreichten Tauchtiefe nach Eigenimprovisation einen Dekompressionsplan für sich bestimmen kann.

[0148] Insgesamt ist also eine Ausführung der erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung zweckmässig so konzipiert, dass der Taucher sie bloss mittels des Hauptschalters 9 - vor seinem Eintritt ins Wasser: - ein- bzw. auszuschalten hat. Danach arbeitet die Einrichtung vollautomatisch und ihre Bedienung reduziert sich auf das Beobachten der Anzeige. Diese Einfachheit der Handhabung wird der Taucher wohl zu schätzen wissen, weil das Konzentrationsvermögen, des Tauchers mit zunehmender Tauchtiefe narkotisiert wird und seine Benommenheit zunimmt. Im Extremfall kann die Narkotisierung in einen Tiefenrausch ausarten, der schon manchem Taucher zum tödlichen Verhängnis wurde. Umso wichtiger ist daher eine gut lesbare und verständliche Anzeige, in der nur diejenigen Werte angezeigt werden, die der Taucher wirklich benötigt.

[0149] Da jeder Taucher in voller Montur oft zahlreiche Geräte mitzunehmen hat, ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemässe Anzeigeeinrichtung zusätzlich die Funktion anderer Geräte mitübernimmt. So kann damit leicht der herkömmliche Tiefenmesser und die Taucheruhr ersetzt werden. Ebenso hat sie die Funktion des Höhenmessers mit einer Auflösung von wenigstens 100 m zu übernehmen. ferner soll die Einrichtung programmtechnisch folgendes erfassen, um die Auftauchbedingungen berechnen zu können, ob der Taucher:

- sich an Land oder im Wasser befindet;

- an der Wasseroberfläche schwimmt;

- am Abtauchen ist;

-vorschriftsgemäss auftaucht,

- schneller als mit 10m/min auftaucht,

- zu langsam auftaucht;

- ohne oder mit Vorbelastung aus vorangegangenen Tauchgängen taucht;

- die abzuarbeitende Tabelle in ihren Werten überschreitet;

- die Nullzeitgrenze überschritten hat;

- dekomprimieren muss;

- die Dekompression begonnen hat;

- die Dekompression vorschriftsgemäss beendet hat;

- die Dekompression nicht vorschriftsgemäss beendet;

- die Anzeigeeinrichtung - vor dem Einstieg ins Wasser eingeschaltet hat.

[0150] Wenn in der Anzeigeeinrichtung zusätzlich noch eine Tageszeituhr realisiert ist, so muss die Betriebsbereitschaft der Anzeigeeinrichtung - auch mehrere Tage andauern. Andernfalls würde sich eine Tageszeituhr nicht lohnen. Des weiteren kommt hinzu, dass bei der Berücksichtigung einer Tageszeituhr die Bedienung nicht mehr beim Aus- und Einschalten des Gerätes bleibt, weil diese Uhr auch gesetzt werden kann und unabhängig die Möglichkeit bieten muss, dass der Taucher die Tageszeit lesen kann.

[0151] Fig. 7 zeigt das Anzeigefeld einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemässen Anzeigeeinrichtung. Wie bereits geschildert, muss die Anzeige in unterschiedlichen Betriebszuständen verschiedene Anzeigen liefern. Die wichtigsten Betriebszustände sind "Decocompute" (Normalfall) und "Out of Range". Diesen Hauptbetriebszuständen sind weitere Betriebszustände unterlagert:

1. Maximale Aufstiegsgeschwindigkeit überschritten ("Ascent-Rate")

2. Countdown für die Dekompressionshalte ("Decompression-Countdown", nur dem "Decocompute" unterlagert)

3. Power-Down

4. Software-Error

[0152] In einer praktischen Ausführung ist die Anzeige mit vier 4-stelligen LCD-Ziffernanzeigen 13-16 und mit drei LED-Anzeiger 10-12 realisiert.

[0153] LCD-Anzeigen sind zwar wegen ihres geringen Stromverbrauches und der guten Lesbarkeit bei diffusem und gebündeltem Lichteinfall vorteilhafter, doch sind für die wichtigsten Anzeigen LED-Anzeigeeinrichtungen zu wählen, weil in maximaler Tiefe und insbesondere bei Dunkelheit LCD-Anzeigen sehr schwer oder nicht mehr ablesbar sind. Um bei den LED-Anzeigen Strom zu sparen, können diese gegebenenfalls getaktet betrieben werden. Beispielsweise würde die Ansteuerung über einen astabilen Multivibrator mit einem Taktverhältnis von 1: 1 theoretisch bereits 50 der hiefür benötigten Energie einsparen, doch mag unter Umständen ein geringeres Taktverhältnis von Leucht- und Löschzeit, z.B. 1: 2 oder 1: 3, ausreichend sein. Gewünschtenfalls kann hiefür ein Umschalter vorgesehen sein, durch den die LED-Anzeigen oder nur eine Auswahl davon wahlweise von Dauerauf Taktbetrieb umschaitbar sind. Auch mag im Stromkreis des astabilen Multivibrators ein einstellbarer Widerstand zur Veränderung des Taktverhältnisses vorgesehen sein. Zweckmässig ist dann die Einstellhandhabe für diesen Einstellwiderstand mit der Handhabe für den genannten Umschalter zu einer einzigen Handhabe vereinigt.

[0154] Bei der Ausführung nach Fig. 7 sind drei LED-Anzeigen 10, 11, 12 vorgesehen, mit denen folgendes angezeigt wird:

Die Leuchtdiode 10 leuchtet jeweils auf, sobald die maximal zulässige Auftauchgeschwindigkeit von 10m/min überschritten wird.

[0155] Mit Hilfe der Leuchtdiode 11 wird angezeigt, dass die Zählung der Dekompressionszeit begonnen hat. Sie leuchtet auf, sobald die jeweils tiefste Dekompressionstiefenstufe - für einen bestimmten Tauchgang erreicht wurde und erlischt mit dem Ende der Dekompression, gleichgültig, ob diese vorschriftsmässig oder unvorschriftsmässig beendet wurde. Allenfalls kann ein unvorschriftsmässiges Verhalten des Tauchers durch Blinksignale dieser Leuchtdiode 11 angezeigt werden.

[0156] Die Leuchtdiode 12 zeigt an, wenn das Tabellenende der gespeicherten Tabellen aus irgend einem Grunde überschritten wird bzw. die Anzeigeeinrichtung aus einem anderen Grund aus ihrer normalen Funktion kommt. Diese Leuchtdiode 12 kann dann nur mehr dadurch gelöscht werden, dass der Hauptschalter 9 an der Wasseroberfläche kurzfristig ausgeschaltet wird.

[0157] Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass ausser den LED-Anzeigen 10, 11 und 12 auch noch, insbesondere jeweils vierstellige, Flüssigkristallanzeigen (LCD's) 13 bis 16 vorgesehen sind. Sie dienen zur Anzeige von Zahlen und sind als Segmentanzeigen ausgebildet.

[0158] Es wurde bereits ausgeführt, dass die Hauptbetriebszustände mit den Namen "Decocompute" und "Out of Range" bezeichnet werden, in welch letzterem Fall die Leuchtdiode 12 aufleuchtet. Dadurch wird angezeigt, dass die Funktion wenigstens der Anzeige 16a mit Hilfe einer Umschalteinrichtung verändert wurde, d.h. dass die Flüssigkristallanzeige 16 durch Umschalten an einen anderen Signalgeber angeschlossen wurde, welche Möglichkeit in Fig. 7 dadurch ersichtlich gemacht wurde, dass das linke Feld der Anzeige 16 die Beschriftungen DEDEK und DEMAXD trägt. Auf diese Weise wird eine Anzeige eingespart, was sowohl einen kostenmässigen wie auch einen platzmässigen Vorteil bedeutet.

[0159] Unter "Decocompute" versteht man den Zustand der Anzeigeeinrichtung,solange sie nach den abgespeicherten Tabellenwerten und deren Abarbeitungsvorschrift arbeiten kann und darf, d.h.

- wenn der Taucher die Anzeigeeinrichtung ausserhalb des Wassers (bevor der Taucher sich ins Wasser begibt) eingeschaltet hat;

- wenn der Taucher nicht eher an die Oberfläche zurückkehrt, als bis er nach den angezeigten Dekompressionsbedingungen zu Ende dekomprimiert hat;

- solange der Tauchgang die abgespeicherten Tabellen in ihren Maximalwerten nicht überschreitet; und

- solange die Anzeigeeinrichtung nicht in einen Software-Error läuft.

[0160] Während des Betriebszustandes "Decocompute" sind folgende Werte anzuzeigen:

- Die Gesamttauchzeit, welche vom Beginn des Abtauchens bis zum Erreichen des Oberflächenbereichs verstreicht, in Minuten: DIVET in Feld 13.

- Die jeweils aktuelle Tauchtiefe auf halbe Meter genau: DEPTH in Feld 14.

- Die Auftauchzeit (inkl. der jeweils vorgeschriebenen Dekompressionszeit) in Minuten: UPDIVT (in Feld 15), die der Taucher in jedem Zeitpunkt des Tauchens zu erwarten hat, wenn er mit der maximal zulässigen Auftauchgeschwindigkeit auftaucht.

-Die jeweils aktuelle Dekompressionstiefenstufe, das ist während des Tauchens die jeweils tiefste Dekompressionstiefe, und während des Dekomprimierens diejenige Tiefe, auf der gerade zu dekomprimieren ist, auf ganze Meter genau: DEDEK in Feld 16a.

- Die aktuelle Dekompressionszeit in Minuten: DEKOT in Feld 16b. Das ist die jeweils vorgeschriebene Dekompressionszeit auf der Dekompressionstiefenstufe DEDEK.

[0161] Diese Anzeigen sind aus Fig. 7 ersichtlich, wobei gleichzeitig die Leuchtdiode 12 gelöscht bleibt und die beiden Leuchtdioden 11 und 10 nur aufleuchten, wenn die entsprechenden Ereignisse eintreten.

[0162] Im Hauptbetriebszustand "Out of Range" wird die Wandlereinrichtung 5 (vgl. Fig. 6) durch einen Nebenschluss überbrückt (zweckmässig innerhalb eines einzigen integrierten Kreises vorgesehen), so dass die Anzeigeeinrichtung nur noch die Funktion eines Tiefenmessers mit Schleppwertzeiger und eines Tauchzeit-Timers ausführt. Der Anzeigebetrieb "Out of Range" tritt ein, sobald die Anzeigeeinrichtung nicht mehr nach den abgespeicherten Tabellenwerten und deren Abarbeitungsvorschriften arbeiten kann.

[0163] Im Betriebszustand "Out of Range" werden die Dekompressionszeiten, die Dekompressionstiefen und die Auftauchzeit nicht mehr ermittelt und die bis dahin angezeigten Werte UPDIVT, DEDEK und DEKOT gelöscht. Anstelle DEDEK wird nun im Feld 16 a die vorher ohne Anzeige gespeicherte, maximal erreichte Tauchtiefe: DEMAXD des bis dahin ausgeführten Tauchganges angezeigt.

[0164] Wie erwähnt, dient dazu eine in der Anzeigeeinrichtung vorgesehene und zweckmässig mitintegrierte Umschaltein richtung. Falls etwa bei Eintritt dieses Hauptbetriebszustandes die Leuchtdiode 11 aufgeleuchtet haben sollte, verlöscht sie während dieses Betriebszustandes, wie auch die Anzeigen 15 und 16b gelöscht werden. Nur die Leuchtdiode 12 leuchtet ständig, um den veränderten Betriebszustand anzuzeigen, wogegen die Leuchtdiode 10 ihre normale Funktion weiterhin erfüllt.

[0165] Neben diesen Hauptbetriebszuständen wurden oben noch vier weitere Betriebszustände erwähnt. Hievon wurde bereits erläutert, dass im Betriebszustand "Ascent-Rate", d.h. also bei Ueberschreiten der maximal zulässigen Auftauchgeschwindigkeit die Diode 10 aufleuchtet, und dass mit Beginn des Betriebszustandes "Decompression-Countdown", d.h. mit Beginn der Zählung der Dekompressionszeit ab Erreichen der jeweils untersten Dekompressionsstufe, die Diode 11 1 aufleuchtet.

[0166] Der drittgenannte Betriebszustand "Power-Down" ist ein Betriebszustand, in dem die Anzeigeeinrichtung auf das Absinken der Batteriespannung auf einen kritischen Wert aufmerksam machen soll. Praktisch kann dies so geschehen, dass die LCD-Anzeige(n) des jeweiligen Hauptbetriebszustandes, z.B. im 0,5 sek-Takt, blinken, sobald die Batteriespannung unterhalb eines für die nächsten zwei Stunden ausreichenden Wertes abgesunken ist. Wie bereits erläutert, wird durch die Ansteuerung der Anzeigen über einen astabilen Multivibrator Strom gespart, was gerade in diesem Betriebszustand von Bedeutung ist.

[0167] Unter dem viertgenannten Betriebszustand "Software-Error" ist jener Zustand zu verstehen, in dem aus programmtechnischen Gründen ein Fehler auftritt. Dies setzt voraus, dass die Programme für die Anzeigeeinrichtung entsprechend erstellt sind, d.h. im praktischen Falle sind die Programme so aufgebaut, dass die Anzeigeeinrichtung selbst einen Fehler im zeitlichen Ablauf der Programme erkennen kann und die Anzeige dadurch auf den Betriebszustand Software-Error umschaltet. Ab diesem Zeitpunkt sind alle Funktionen der Anzeigeeinrichtung ausser Betrieb. Damit sind alle LCD-Anzeigen gelöscht. Lediglich im Anzeigefeld der Tauchzeit erscheint im ersten Digit ein E zur Kennzeichnung des Errors. Die LED's sind alle gelöscht.

[0168] Dem Ausführungsbeispiel lagen die nachstehend zusammengefassten Ueberlegungen zugrunde:

Zum Arbeiten mit den Tabellen braucht der Rechner die Daten des Tauchganges, im wesentlichen die Tiefe und die Zeit. Die Tiefe wird aus dem Wasserdruck bestimmt, die Zeit wird in einer internen Uhr nachgeführt.

[0169] In einem Display müssen dem Taucher die berechneten Daten und etwaigen Fehlermeldungen angezeigt werden können.

[0170] Der Taucher muss die Möglichkeit haben, das Gerät ein- und ausschalten und das Gerät in den Anfangszustand zurücksetzen zu können. Sofern ein Uhrbetrieb vorgesehen ist, muss er die Uhrzeit eingeben und eventuell den Anzeigemodus auf Anzeige der Uhrzeit umschalten können.

[0171] Bei der zur Erreichung dieser Zielsetzungen erforderlichen Ausgestaltung der Anzeigeeinrichtung ist zu berücksichtigen, dass das Gerät batteriebetrieben sein soll, d.h. es steht eine Betriebsspannung von ca. 5 - 8 V zur Verfügung; jede Spannung darüber oder mit anderem Vorzeichen muss mit dem entsprechenden Aufwand aus der Batteriespannung erzeugt werden; um eine zu schnelle Entladung der Batterie zu vermeiden, muss die Schaltung so ausgelegt werden, dass sie möglichst wenig Leistung verbraucht. Die Batteriespannung ist zu kontrollieren, und wenn sie unter ein bestimmtes Minimum sinkt, ist dies anzuzeigen; um einen Batteriewechsel im wasser- und drucksicheren Gehäuse zu umgehen, ist zweckmässig ein aufladbarer Akkumulator zu verwenden.

[0172] Das Gerät sollte in ein bis 100 m Wassertiefe druckfestes Gehäuse eingebaut werden, d.h. Verbindungen nach aussen, wie Ladeanschluss für den Akku, Schalterachsen, u.s.w. stellen einen grossen mechanischen Aufwand dar und sollten auf ein Minimum reduziert werden.

[0173] Das Herz der Wandlereinrichtung 5 ist ein Mikroprozessor 27, der u.a. - wenn er mit einem Programm belegt wird - als Rechner arbeitet und daher im folgenden meist kurz als Rechner bezeichnet wird. Für eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung wird ein Single-Chipcomputer 8748 von Intel verwendet. Dieser enthält Ik EPROM sowie 64 RAM-Plätze (inklusive Arbeitsregister und Stack), d.h. Platz für 64 Variable. Wenn man davon den Stack und die Arbeitsregister (1 Bank) abzieht, bleiben noch ca. 45 Variable zur freien Benützung. für die Tabellen und das Programm steht Ik zur Verfügung. Mit zusätzlichen Bausteinen ist der ROM- und RAM-Bereich ausbaubar.

[0174] Eine Abschätzung der Tabellengrössen ergibt, dass für die Tabellen 3k Zusatzspeicher (ROM) benötigt werden.

[0175] Der gewählte Rechner verfügt über einen internen Zeitgeber/Zähler, der parallel und unabhängig vom Programm läuft. Diesen Timer/Counter braucht man, um alle Zeitzähler im Programm zu erhöhen, und um das Programm mit der Uhrzeit zu synchronisieren. Das Hauptprogramm kann mit dem Timer/Counter auf folgende Weisen verkehren:

- Setzen des Timer/Counter

- Abfragen des

- Starten des "

- Stoppen des

- Abfragen eines Timerflags, das einen Timeroverflow anzeigt.

[0176] Der Zeitgeber kann auch direkt über einen Unterbrecher "Timerinterrupt" (bei jedem Timeroverflow) ins laufende Programm eingreifen.

[0177] Je nachdem, ob man einen blossen Zähler oder einen Zeitgeber braucht, kann man gemäss der Darstellung in Fig. 8 den Eingang T 1 oder den Rechnertakt (geteilt durch 32 mittels einer Divisionsstufe 23) auf den Timer/Counter schalten. Hiezu sei sinnbildlich ein Umschalter wahlweise mit einer von zwei Klemmen 18, 19 oder einer Stop-Klemme 20 verbindbar. Aus dem Blockschaltbild der Fig. 8 sind auch die wichtigsten Befehle und ihre Wirkungen ersichtlich.

[0178] Um das Hauptprogramm im 0.5 Sekunden-Takt zu starten, wird der Timer/Counter als Interrupt-Timer geschaltet. Dies bringt mit sich, dass die Quarzfrequenz für den Rechnertakt bestimmt und ein Timerinterrupt-Programm (HTIME) geschrieben werden müssen.

[0179] Als Quarzfrequenz wird 6MHz gewählt. Die Zyclusfrequenz des Rechners ist 15 mal kleiner als die Quarzfrequenz, also 400kHz. Alle 32 Maschinenzyklen, also alle 80 ₁1_S wird der Interrupt-Timer um 1 erhöht. Der Interrupt-Timer ist ein 8 Bit Register. Durch gezieltes Setzen dieses Registers sind Zeiten zwischen 80 _11S und 256 x 80gs = 20.48 ms realisierbar. Diese Zeiten sind für die vorgesehene Anwendung zu kurz und müssen durch ein Hilfstimerprogramm verlängert werden, das aus 25 Timerinterrupts den 0.5 s Takt generiert.

[0180] Da der Timerinterrupt ca. alle 20ms die Kontrolle von irgendeiner Stelle im Hauptprogramm an das Hilfstimerprogramm übergibt, sollte das Hilfstimerprogramm möglichst wenige Register benötigen, da diese vom Hauptprogramm nicht mehr benützt werden können.

[0181] Mindestens ein Register muss entweder als Hilfstimer oder als Pointer zum Hilfstimer reserviert werden. Es ist ein Programm anzustreben, das für den Hilfs-Timer und für das Setzen des Interrupt-Timers möglichst nur ein Register benötigt.

[0182] Um ein möglichst einfaches Hilfstimerprogramm zu erhalten, lässt man den Interrupt-Timer einige Male vollaufen und initalisiert ihn jedesmal vor dem Sprung ins Hauptprogramm (für den ersten Durchlauf) mit einem Korrekturwert.

Bestimmen des Korrekturwertes für den Interrupt- Timer

[0183] 

- Zeitabstand der 24 "normalen" Timerinterrupts: 20.4 ms

- Zeit für 24 Timerinterrupts: 24 x 20.48 ms = 491.52 ms

- Zeitdifferenz zur halben Sek: 500 - 491.52 = 8.48 ms

- Benötigte Anzahl Timerinterrupts: 8.48 ms/80 µs = 106

- Um zur gewünschten Zeit einen Timeroverflow, der ja den Interrupt auslöst, zu erhalten, muss der Interrupt-Timer auf 256-106 = 150 initialisiert werden. Auf das genannte Hilfstimer-Programm HTIME soll später bei Beschreibung der Programme eingegangen werden. Jedenfalls ist aus obigem ersichtlich, wie in einer praktischen Verwirklichung der an Hand der fig. 6 beschriebene Zeitgeber 7 aufgebaut sein kann.

[0184] Da die Stromversorgung 8 (fig. 6) hinsichtlich ihres Aufbaues herkömmlicher Art sein kann, soll darauf im einzelnen nicht näher eingegangen werden und vielmehr an Hand der fig. 9A und 9B die Eingabe des dritten Eingangswertes, nämlich desjenigen des Druckmessers 6 sowie die übrige Schaltung verdeutlicht werden.

[0185] Es wurden oben bereits einige Anforderungen an den Druckmesser genannt. Dieser muss überdies see- und salzwasserbeständig sein, muss ein elektrisches Ausgangssignal zur weiteren Verarbeitung liefern, soll ausserdem kleine Abmessungen besitzen und billig sein.

[0186] Die gebräuchlichsten Systeme für elektrische Druckmessung sind. Messdosen mit aufgeklebten Dehnmeßstreifen (DMS) und piezoresistive Aufnehmer. Für die erfindungsgemässe Anzeigeeinrichtung wurde ein piezoresistives System gewählt, weil dies gegenüber denjenigen mit DMS folgende Vorteile hat:

- es liefert ein grösseres Ausgangssignal und erfordert daher nur eine einfachere oder gar keine Verstärkerschaltung;

- es hat dann auch eine geringere Anfälligkeit für Störsignale wie Thermospannungen etc.;

- Das einkristalline Material mit eindiffundierten Widerständen ist nicht geklebt wie bei den DMS und zeigt damit eine viel kleinere Hysterese (kein Kriechen des Klebstoffes) und keine Ermüdungserscheinungen (solange die Zelle im Nennbereich betrieben wird).

- Die Herstellung nach den Gesetzen der Halbleiterpysik ist einfacher und ermöglicht Grosserienfertigung zu viel günstigeren Preisen.

[0187] Der gewählte Druckaufnehmer besitzt noch die Vorteile eines Druckbereiches von 0 bis 10 bar und damit eines Messbereiches bis 90 m Wassertiefe und liegt in einem robusten Stahlgehäuse, wobei der Aussendruck auf eine gegen Salzwasser beständige Stahlmembrane wirkt.

[0188] Das mit Hilfe eines Verstärkers 21 verstärkte kontinuierliche Signal des Druckmessers 6 soll zweckmässig in ein rechnerkonformes, quantisiertes Signal umgewandelt werden, zu welchem Zweck ein Analog/Digitalwandler 22 vorgesehen ist, der das verstärkte Ausgangssignal des Druckmessers 6 erhält. Verwendet wird ein Analog/ Digitalwandler mit 8 Bit Auflösung, weil der Rechner nur 8 Bit parallel verarbeiten kann. Um mit 8 Bit Auflösung im Nullpunkt, zur Messung der Höhe über Meer, genügend genau messen zu können, muss eine Messbereichsumschaltung vorgenommen werden können. Dies ist auf folgende Arten möglich:

- durch Umschalten der Verstärkung des Eingangsverstärkers (Differenzverstärkers) 21 gemäss Fig. 9A, ,

- durch Umschalten der Referenzspannungsquelle 39 des Analog/Digitalwandlers 22 gemäss Fig. 9A;

- durch Beschalten eines höher auflösenden Analog/Digitalwandlers und zwar so, dass je nach benötigter Auflösung entweder die oberen oder die unteren 8 Bit auf den Bus geschaltet werden.

[0189] Für die Speisung des Druckmessers 6 wäre an sich eine exakte Stromquelle nötig und ebenso wäre eine genaue Referenzspannungsquelle erforderlich. Auf beide stabilisierten Quellen kann aber verzichtet werden, wenn man erkennt, dass der Druckmesser mit der Referenzspannungsquelle 24 praktisch eine Widerstandsbrücke bildet, die sich in an sich bekannter Weise unmittelbar an Betriebsspannung legen lässt, wobei die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 24 mit einem einefachen Widerstandsspannungsteiler ebenfalls an der Betriebsspannung liegt, deren Einflüsse sich so gegenseitig aufheben, wobei das gewonnene Signal am Ausgange des Analog/Digitalwandlers proportional ist.

[0190] Um stabilisierte Referenzquellen einzusparen, wird der Druckmesser direkt an die 5V-Betriebsspannung (statt an 14 V) angeschlossen. Dadurch sinkt das Ausgangssignal des Druckaufnehmers. Dieses Signal ist zu klein für den Analog/ Digitalwandler 22 und muss somit um ca. den Faktor 12 verstärkt werden, so dass es zwischen 0 und 4 V liegt. Der Verstärker 21 muss dann so ausgelegt werden, dass man mit einer Betriebsspannung von nur 5 V auskommt, und dass der Verstärker 21 selbst einem kleinen Eingangssignal nach Null folgen kann ("normale" Operationsverstärker benötigen meist kommt nur bis ca. 2 V an die Speisespannung heran). Als Verstärker wurde ein Differenzverstärker 21 gewählt, auf den noch später eingegangen werden soll.

[0191] Von den weiters aus den Fig. 9A und 9B ersichtlichen Schaltungsteilen sei eine Vergleicherstufe 41 nach der Differenzierstufe 26 mit später noch erläutertem Zweck, und vor allem der Rechner 27 genannt, der zusammen mit einer Speicherstufe 28 (EPROM) den Kern der Wandlereinrichtung zur Umwandlung und Auswahl der aktuellen bzw. der äquivalenten Grundzeit unter Berücksichtigung der übrigen genannten Parameter bildet. Zwischen Speicher 28 und Wandler 27 ist noch ein Zwischenspeicher (latch) zur Adressierung des Speichers 28 geschaltet.

[0192] Als periphere Komponenten des Rechners 27 sind also vorgesehen:

- ein Tabellen- und Programmspeicher, beides in der Speicherstufe 28

- ein Zwischenspeicher (latch) 29

- der Analog/Digitalwandler 22

- die Flüssigkristallanzeigen 13 bis 16

- die Leuchtdiodenanzeigen 10 bis 12

- falls Tageszeitanzeige erwünscht ist, noch zwei Schalter S3 und S4.

[0193] Zur Ansteuerung dieser Komponenten verfügt der Rechner 27 über:

- einen 8 Bit bidirektionalen Datenbus 42

- 2 statisch aufzuhaltende (gelatchte) 1/0-Ports zu je 8 Bit

- 2 Testeingänge (wovon, bei entsprechender Programmierung, einer als Eingang für den Zähler (Counter) und der andere als Taktausgang dienen könnte) TO und T1

- einen Interrupteingang 38

[0194] Um den Rechner voll auszunützen, und um mit möglichst wenig zusätzlichen Bauelementen (Latches, Drivers, u. dgl.) auszukommen, werden alle Ein- und Ausgabeleitungen verwendet und zwar wie folgt:

Der Datenbus wird für den Datentransfer vom Speicher 28 oder vom Analog/Digitalwandler 22 zum Rechner verwendet. Um nicht beide Komponenten gleichzeitig anzusteuern, muss mit einem Steuersignal der richtige Baustein angewählt werden (Steuerleitung: Port 2, Bit 4).

[0195] Port P1 wird zum Ansteuern des Displays verwendet, und zwar mit folgender Bitbelegung:

[0196] Die binäre Chipadresse wird in einem 1 aus 4 Decoder 36 in die Chip-Enable Signale umgewandelt. Da die Daten nur mit jeder positiven Flanke des Chip-Enable Signals vom LCD-Decoder-Driver übernommen werden, darf dieses Signal nicht statisch anliegen. Aus diesem Grund wird der 1 aus 4 Decoder mit dem ALE-Signal getaktet. (Das ALE-Signal erscheint einmal während jedem Rechnerzyklus.)

[0197] Port P2 wird zur Pageadressierung des Speichers zur Umschaltung Analog/Digitalwandler 22 - Speicher 28 und zur Ansteuerung der LED's (10-12) verwendet.

Bitbelegung:

[0198] 

[0199] Die LED's 10-12 werden dabei über eine später noch beschriebene Sprungerkennungs- und Treiberstufe 35 angesteuert.

[0200] Die Adresse für einen Wert im externen Speicher 28 wird aus der Pageadresse (Port 2 Bit 0-3) und einer Adresse auf dem Datenbus gebildet. Der Adressteil, der üuf dem Datenbus übergeben wird, muss in einem Latch 29 (CMOS Zwischenspeicher) festgehalten werden.

Eingänge

[0201] Zum Anzeigen, dass die Batterie bald erschöpft ist, wird ein Power-Down-Detektor (Batteriespannungs-Schwellenschalter) TO verwendet. Logisch "0" am Eingang TO bedeutet, der Rechner 27 habe mit einer blinkenden Anzeige den Taucher auf die Beschränkung der noch verbleibenden Zeit hinzuweisen. Somit übernimmt der Rechner 27 auch die Funktion eines astabilen Multivibrators.

[0202] Wenn eine Uhr realisiert werden soll, sind die Eingänge T1 und 28 zum Setzen der Tageszeit und zum Umschalten des Anzeigemodus zu verwenden.

[0203] Das Port P1, sowie Bit 5 und 7 des Port P2 des Rechners 27 werden einer aus Fig. 9B schematisch gezeigten Anzeigeschaltung zugeführt, die die drei Leuchtdioden und die vier Flüssigkristallanzeigen beinhaltet, welch letzteren je eine Dekodier- und Treiberstufe 30 bis 33. vorgeschaltet ist. Der Aufbau dieser Dekodier- und Treiberstufen 30 bis 33 ist der Fig. 10 zu entnehmen, die nachstehend kurz beschrieben werden soll.

[0204] Als Dekodier und Treiberstufe 30-33 (LCD-Decoder-Driver) wurde der Baustein ICM7211 Typ AM von Intersil gewählt. Dieser Baustein enthält einen Oszillator, sowie alle benötigten Decodier- und Treiberstufen zum Ansteuern einer 4-stelligen Anzeige. Als externe Komponente wird ein frequenzbestimmender Kondensator benötigt. Der Typ AM ist mikroprozessorkompatibel und hat einen Code, der es erlaubt, eine Ziffer auszulöschen. Somit besteht die Möglichkeit, in der Anzeige führende Nullen zu unterdrücken.

[0205] Aus Fig. 10 ist erkennbar:

- Die Daten sind ziffernweise mit der entsprechenden Digitadresse zu übergeben. (Die Digitagresse ist ein 2 Bit BCD-Wort)

- Die Chipselectleitung dient der Chipauswahl, wobei eine Datenübernahme nur auf eine positive Flanke auf dieser Leitung hin erfolgen kann.

[0206] Für diese Schaltung nach Fig. 10 wird ein Code verwendet, der aus Fig. 11 ersichtlich ist. An diesem Code ist folgendes bemerkenswert:

- Zum Auslöschen einer Zahl ist lediglich der binäre Wert 1111 an die entsprechende Digitadresse zu senden.

- Es besteht bei diesem Code zudem die Möglichkeit, den Buchstaben "E" als Sonderzeichen für eine Fehlermeldung (Error) zu verwenden.

[0207] Dabei ist in Spalte B der Fig. 11 der Binärcode und in Spalte HD der Hexadecimal-Code angegeben.

[0208] Nachdem die zuletzt besprochenen Fig. 10 und 11 lediglich zur Erläuterung der sehr schematischen Fig. 9B dienen, sei nun ein Vergleich zwischen dem Detail 39 der Fig. 9A und zwei alternativen Ausführungen gemäss den Fig. 12 und 13 vorgenommen.

[0209] Bei der Besprechung des Analog/Digitalwandlers 22 wurde oben darauf hingewiesen, dass dieser nur eine Auflösung von 8 Bit besitzt. Ferner wurde festgestellt, dass deshalb eine Umschaltung des Bereiches vorgenommen werden muss. Auf diese Weise kann man mit billigeren Bausteinen, z.B. mit dem 8-Bit-ADC gegenüber einem höheren Bit-ADC, das Auslangen finden. Ebenso kann eine Bereichsumschaltung dann von Vorteil sein, wenn der Druckmesser 6 nicht ohne weiteres zur Messung des Wasser- wie des Luftdruckes in der Lage ist. Für beide Fälle kann eine einzige Umschalteinrichtung Verwendung finden, bei der die Referenzspannungsquelle 24 entsprechend umgeschaltet wird.

[0210] Es wurde oben bereits darauf hingewiesen, dass zu diesem Zwecke die Verstärkung des Impedanzwandlers 40 in der Weise umgeschaltet werden kann, wie es die Fig. 12 zeigt, und wobei die Referenzspannungsquelle 24' vereinfacht ist. Hiebei werden, wie auch in den Fig. 9A (Umschaltstufe 34) und 13 die, zweckmässig als FET-Schalter ausgebildeten, Schalter der Uebersichtlichkeit halber als normale Schalter S dargestellt.

[0211] Der Grund für die Bevorzugung von FET-Schaltern liegt in folgendem: Um nicht zuviel Energie zu verbrauchen, sollte der Querstrom durch den Spannungsteiler so klein wie möglich gehalten werden. Das heisst: der Spannungsteiler ist so hochohmig wie möglich auszulegen. Um den Spannungsteiler nicht mit dem Eingang des Analog/Digitalwandlers 22 zu belasten, wird der Spannungsteiler über einen Impedanzwandler 40 an den Analog/Digitalwandler 22 angeschlossen.

[0212] Eine andere Variante ist aus Fig. 13 ersichtlich, bei der der Spannungsteiler (24") vor dem Impedanzwandler (40) umgeschaltet wird. Der Impedanzwandler 40 kann jeweils der gleiche sein. Beide Varianten (nach Fig. 12 und 13) sind zwar möglich, weisen aber folgende Nachteile auf:

- Alle handelsüblichen FET-Schalter sind mit Speisespannungen von + 15 V und -15 V zu betreiben;

- bei einem "gewöhnlichen" FET ist die Abschnürspannung viel zu grossen Streuungen unterworfen, als dass man einen solchen FET mit CMOS-Pegeln ansteuern könnte;

- der einzige verfügbare CMOS-FET-Schalter (4066) kann wegen seinem On-Widerstand von typ. 3-5k, obwohl er nur eine 5V Speisung benötigt, in obigen Schaltkonfigurationen auch nicht verwendet werden.

[0213] Daher wurde nach Fig. 9A eine umschaltbare Referenzspannungsquelle 39 gewählt, weil es jene Lösung ist, in der der On-Widerstand des Schalters keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Referenzumschaltung hat, wobei ein CMOS-Schalter Verwendung finden kann. Diesem Umstand trägt die Tatsache Rechnung, dass der FET-Schalter der Umschaltstufe 34 jeweils im Eingangszweig des Impedanzwandlers 40 liegt, in dem praktisch kein Strom fliesst, weswegen auch mit keinem Spannungsabfall über den On-Widerstand zu rechnen ist. Wie aus Fig. 9A ersichtlich, beinhaltet die Umschaltstufe 34 zwei Schalter S1, S2, die wechselweise geöffnet bzw. geschlossen sind. Dagegen könnte für die Alternativen nach den Fig. 12 und 13 ein Vorteil darin erblickt werden, dass nur ein einziger Schalter S zur Umschaltung erforderlich ist.

[0214] Für die Wahl der Widerstände wurden folgende Verhältnisse als besonders zweckmässig gefunden:

[0215] Dabei kann man mit dem Trimmpotentiometer R₄ den Nullpunkt am Druckmesser 6 und über das Trimmpotentiometer R₁ der Referenzspannungsquelle 24 des Analog/Digitalwandlers 22 die Empfindlichkeit des Systems einstellen.

[0216] Wie schon an Hand der Fig. 7 und der Diode 10 erläutert, ist die maximale Auftauchgeschwindigkeit von 10m/min zu überwachen und ein Ueberschreiten derselben anzuzeigen. Diese Ueberwachung kann entweder digital oder analog gelöst werden. In beiden Fällen muss das "Tiefensignal" differenziert werden.

[0217] Um Platz zu sparen, wäre eine softwaremässige Lösung anzustreben. Um eine einigermassen realistische Anzeige zu erhalten, muss eine Druckänderung über 2-3 digitale Stufen betrachtet werden, da bei jedem digitalen Wert das letzte Bit springen kann. Da eine Tiefenstufe in Wirklichkeit 0.5 m entspricht, muss der Taucher bei einer Auftauchgeschwindigkeit von 10m/min über einen Weg von 1 - 1.5 m, bzw. über einen Zeitraum von 6 - 9 sek. überwacht werden, was bei einem zyklischen Messen im 0.5 sec Takt an die 12 bis 18 Variablen benötigt, deren Differenz kontinuierlich gebildet werden müsste, um das Signal digital differenzieren zu können. Die grosse Anzahl an Variablen, die für diese Differentiation benötigt werden, gibt der analogen Differenzierstufe bei nur 45 überhaupt zur Verfügung stehenden Variablen den Vorrang. Die nun vorgesehene Differenzierstufe 26 erzeugt aus dem Tiefensignal (Wegsignal) ein Geschwindigkeitssignal, das mit einem, dem Grenzwert der Auftauchgeschwindigkeit proportionalen Signal verglichen werden muss. Der Ausgang dieser Vergleichsschaltung steuert dann die Leuchtdioden-Anzeige 10 an.

[0218] Programme und Betrieb der Anzeigeeinrichtung:

Um die Tauchvorgänge mittels der Eingangswerte Druck und Zeit in ihrer Gesamtheit erfassen zu können, ist das gesamte Programm in die vier aus Fig. 14 ersichtlichen Hauptprogramm teile unterteilt. Jeder dieser Programmteile entspricht auch einem Abschnitt des Tauchganges. Ein Taucher kann innerhalb eines Tauchganges diese Abschnitte in der verschiedensten Reihenfolge durchlaufen; das bedeutet, dass die Programmteile auch entsprechend nacheinander ablaufen müssen.

[0219] Diese Programmteile seien nun im Zusammenhang mit dem Betrieb der Anzeigeeinrichtung erläutert. Mit dem Schliessen des Hauptschalters 9 (Fig. 6) wird die gesamte Elektronik an die Betriebsspannung geschaltet, der Rechner 27 (Mikroprozessor) wird aufgeschaltet, wobei er den Programmzähler auf Null setzt, und dort auf die Adresse des Restart-Programmes (RSTART) springt. Das Restart-Programm initialisiert alle Variablen, Timer und Counter auf ihre Anfangswerte. Am Ende des Restart's wird der Interrupt-Timer initialisiert, enabled und gestartet.

[0220] Alle 0.5 Sekunden wird jetzt das Hauptprogramm vom Hilfstimer-Programm HTIME) neu gestartet und läuft dann wie folgt ab:

Der Druck wird im Programmteil PSNORC erfasst und danach die Kontrolle an das Chcck-and Set-Programm (CHKSET) übergeben. Der Programmteil CHKSET führt alle Timer und Counter entsprechend nach und übergibt die Kontrolle an einen der Programmteile

Oberflächenbereich (SURFAC)

Tauchen (DIVE)

Auftauchen (DIVEUP)

Dekomprimieren (DECO)

Anzeige (DISPLY)

[0221] Der Programmteil DISPLY bedient die Anzeige und geht danach in einen Wait-Loop über, der nie fertig ablaufen darf, da vorher der Hilfstimer das Hauptprogramm neu starten muss. Wird der Wait-Loop trotzdem einmal fertig (nach ca. 1.5 Sekunden), so läuft das Programm im Software-Error auf.

[0222] Damit alle Programme richtig arbeiten können, wird noch eine Subroutinensammlung (LIB) benötigt. Diese Subroutinen werden von den diversen Programmen einzeln aufgerufen.

[0223] Auf die Beschreibung der einzelnen Programmteile sei an Hand der Fig. 16 eingegangen.

[0224] Vorerst sei jedoch an Hand der Fig. 15 noch einiges über den Aufbau der Speicher eingeschoben:

Da der Rechner 27 nur über ein 8 Bit Indexregister verfügt und der externe Speicher nur indiziert ausgelesen werden kann, muss er (entsprechend dem Indexpointerbereich) in Pages zu 256 Byte aufteilt werden. Die Tabellenspeicherung muss deshalb auch pageweise erfolgen, und zwar für alle 5 Tabellen (für die einzelnen Höhenstufen über Meer) gleich, damit die Tabellen mit den gleichen Programmen gelesen werden können. Bei dieser Abspeicherung entstehen zwangsweise "Löcher" im Speicher, da die Daten ja nicht immer eine volle Page benötigen. Diese Löcherbildung wird durch die unterschiedlichen Tabellenlängen verstärkt. (Die Tabellelänge nimmt mit zunehmender Höhenstufe über Meer ab).

[0225] Wenn man dies alles berücksichtigt, benötigen die 3k Tabellenwerte ca. 4k Speicher, das heisst: eine Höhenstufe benötigt 3 Pages oder 3/4 k. Wenn man also 4k ROM verwendet, bleibt noch 1 Page (256 Bytes) für andere Daten oder Programme übrig.

[0226] Es wurde bereits erwähnt, dass der Rechner 27 (Fig. 9A) einen internen Ik-Speicher besitzt. Angesichts der grossen Zahl der zu verarbeitenden Daten und des Umfanges des hiezu benötigten Programmes reicht dessen Kapazität aber für die Programmabspeicherung keineswegs aus.

[0227] Um keine zusätzlichen Bausteine mehr verwenden zu müssen, werden die 4k EPROM so beschaltet, dass sie als Programmund Datenspeicher verwendet werden können. Da das gesamte Hauptprogramm inklusive allen Subroutinen über 2k Speicherplatz benötigt, bleiben für die abzuspeichernden Tabellen etwas mehr als 2k übrig. Darin können 3 Tabellen untergebracht werden. Weil der normale Sporttaucher in der Regel nicht in Höhen von mehr als 2000 m über Meer taucht, werden nur die 3 Tabellen der Höhenstufen 0 - 700 m, 701 - 1500 m, 1501 - 2000 m abgespeichert.

[0228] Die Speicherbelegung sieht dann entsprechend Fig. 17 aus, wobei die erste Hälfte des Programmes im internen Speicher 17a des Rechners 27 (Fig. 9A), die zweite Hälfte des Programmes in 17 b, die Subroutinen in 17c und die Tabellen in 17d bis 17f des Speichers 28 untergebracht werden. An Hand der Pages 7 bis 9 im rechten Teil der Fig. 15 wird z.B. gezeigt, dass die Page 7 (17g), 1. Hälfte der Dekompressionstabelle, die Page 8 (17h) die 2. Hälfte der Dekompressionstabelle und die Oberflächenintervalltabelle, und die Page 9 (17i) schliesslich die Nullzeittabelle und die Repetitivtabelle beinhaltet. Die Abspeicherung der Tabellen erscheint zwar mühselig, ist jedoch hinsichtlich der verwendeten Bauteile jedenfalls günstiger, als wenn man mit Hilfe der Abspeicherung nur gesetzmässiger Zusammenhänge (soweit dies überhaupt möglich ist) die Anzeigewerte errechnen wollte.

[0229] Um die Tabellen auslesen zu können, muss ein Konzept für die Datenstrukturen und die Tabellenabarbeitungsroutinen erstellt werden. An Hand der Fig. 15 wurde gezeigt, dass die einzelnen Tabellen in bestimmten Pages im Speicher untergebracht sind. Dies ist durch die beschränkten Adressierungsmöglichkeiten und durch die Forderung gegeben, dass alle Tabellen mit denselben Subroutinen auszulesen sind. Nun ist nur noch die Anordnung der einzelnen Werte in jeder Tabelle festzulegen, und zwar so, dass zu jedem Wert möglichst rasch und einfach zugegriffen werden kann. (Das Anwählen der richtigen page und Tabelle ist später beschrieben).

[0230] Im Tabellenspeicher ist nur eine lineare Darstellung möglich, d.h. alle Tabellen, ob sie nun linear (wie die Nullzeittabelle), zweidimensional (wie die Repetitivgruppentabelle) oder gar dreidimensional (wie die Dekompressionstabelle) sind, müssen auf eine lineare Form gebracht und abgespeichert werden. Um eine mehrdimensionale Tabelle linear darzustellen, sind in der Tabelle Positionsmarken (Identifiers) für Zeilenende, Tabellenende etc. einzufügen.

[0231] Um eine möglichst kleine Tabelle zu erhalten, ist zu versuchen, mehrere Werte oder einen Wert und einen oder mehrere Identifiers gemeinsam in einem Speicherplatz unterzubringen.

[0232] Zum Arbeiten mit der Dekompressionstabelle werden folgende Routinen benötigt:

- Mit der maximalen Tiefe und der Bottomzeit sind die Summe der Dekompressionszeiten für einen Tauchgang, die Repetitivgruppe und die Tiefe des 1. Dekompressionshaltes zu bestimmen.

- Mit der Tiefe, der Bottomzeit und der momentanen Dekompressionstiefe ist die Dekompressionszeit auf dieser Tiefe zu bestimmen.

- Mit der aktuellen Tiefe ist die dazugehörende Tiefenstufe (gemäss der Dekompressionstabelle) zu bestimmen.

[0233] Mit den Eingangswerten Tiefe und Bottomzeit muss also jedesmal eine Zeile in der Tabelle ausgewählt werden. Die Tabelle muss also mit Zeit- und Tiefenstufenidentifiers ausgestattet werden, und zwar so, dass die Identifiers einfach gefunden und mit den Eingangswerten verglichen werden können.

[0234] So wurde die aus Fig. 15A ersichtliche Datenanordnung gewählt, in der STID einen Tiefenstufenidentifier, ZID einen Zeitstufenidentifier, RG die Repetitivgruppe, ZEND eine Zeilenendemarke, STEND eine Tiefenstufenendemarke und TABEND eine Tabellenendemarke bedeutet.

[0235] Nun ist an den vorhandenen Tabellen folgendes bemerkenswert:

- Mit einer Ausnahme sind alle Werte kleiner als 64.

- Alle Tiefenstufen sind mit einer Ausnahme (12m) Vielfache von 5. Der grösste Wert ist 70.

- Die Bottomtimestufen sind ebenfalls Vielfache von 5, grösster Wert 250.

- Die Repetitivgruppen gehen von A bis L. Setzt man diese in Zahlen um und setzt auch für den Fall, wo keine Repetitivgruppe vorhanden ist, einen Wert (M) ein, so gehen die Werte von 1 bis 12.

- Der Wert 0 kommt nie vor.

[0236] Berücksichtigt man obige Erkenntnisse, so ergibt sich folgendes Packungskonzept:

- Man lässt die Zeile, in der die Dekomprcssionszeit 70 min (einziger Wert grösser als 64) vorkommt, weg.

- Die Tiefenstufenidentifiers werden durch 5 dividiert abgespeichert. (Ausnahmeregel für die Tiefenstufe 12 m).

- Die Bottomtimestufenidentifiers werden ebenfalls durch 5 dividiert abgespeichert.

[0237] Wird dies konsequent durchgeführt, so sind alle Werte kleiner als 64 und lassen sich in 6 oder 8 Bits darstellen. Das heisst: 2 Bits sind frei für Identifiers und Marken.

[0238] Gewählte Identifiers: ZEND: Bit 6 gesetzt

STEND: Bit 7 gesetzt

TABEND: Wert 0, da dieser Identifier in allen Tabellen der gleiche sein muss.

[0239] Die MarkenZEND und STEND laßsen sich somit mit der Repetitivgruppe (die ja immer am Zeilenende steht) zusammen abspeichern.

[0240] Die Datenanordnung der Dekompressionstabelle sieht nun entsprechend Fig. 15B aus.

[0241] Der wichtigste Teil der Programme zum Lesen der Dekompressionstabellen:

Das Auswählen einer Zeile kann mittels " Durchblättern" der Tabelle und Vergleichen des in der Tabeile abgespeicherten Identifier mit den Eingangswerten relativ einfach realisiert werden.

Auslese-Programm

[0242] (Auswählen einer Zeile in "Pseudo-Pasca")

SET POINTER TO 1. TABELLENWERT; 1. Tiefenstufenid.

FETCH WERT(POINTER)

DO WHILE TIEFENSTUFENID. UMGERECHNETE EINGANGSTIEFE

BEGIN: DO WHILE NOT STEND

BEGIN: INGREMENT POINTER

FETGH WERT(POINTER)

END

INGREMENT POINTER

FETCH WERT(POINTER); Tiefenstufenid.

END

ICREMENT POINTER

FETCH WERT(POINTER); Zeitidentifier

DO WHILE ZEITIDENTIFIER UMGERECHNETE EINGANGSZEIT

BEGIN: DO WHILE NOT ZEND

BEGIN: INCREMENT POINTER

FETCH WERT(POINTER)

END

INCREMENT POINTER

END

; Der Pointer zeigt nun auf den 1. Wert der gewünschten

; Zeile

[0243] Aufbauend auf diesem Programmteil lassen sich die gewünschten Werte leicht bestimmen:

- Die Tiefe des 1. Dekompressionshalts ist der 1. Wert in der angewählten Zeile.

- Die Summe aller Dekompressionszeiten für einen Tauchgang ist die Summe aller werte zwischen Anfang der angewähüten Zeile und der ZEND-Marke.

- Die Repetitivgruppe steht im gleichen Speicherplatz wie die ZEND-Marke.

- Aus der aktuellen Dekompressionstiefe kann man die Position einer Dekompressionszeit innerhalb der Zeile und damit deren Wert bestimmen.

[0244] Zum Auslesen von Werten aus der Dckompressionstabelle wurden folgende 3 Subroutinen geschrieben:

BDEGOW: Bestimmt folgende Werte: Summe der Dekompressionszeiten eines Tauchganges, Tiefe des 1. Dekompressionshaltes, Dekompressionszeit des 1. Dekompressionshaltes.

BDEKOT: Bestimmt die Dekompressionszeit für eine bestimmte Dekompressionstiefenstufe.

BRPDEC: Bestimmt die Repetitivgruppe in dcr Dekompressionstabelle.

[0245] Das Auswählcn einer Zeile geschieht im wesentlichen in der Subroutine XDEGTB, die in den obigen Subroutinen verwendet wird.

[0246] Das Umrechnen einer aktuellen Tiefe in die dazugehörende Ticfenstufe wird, da hier im wesentlichen nur Vielfache von 5 vorkommen, mit einer Rundungsformel in der Subroutine BDEST, ohne Verwendung der Dekompressionstabelle, gelöst.

[0247] Repetitivtabellen:

Zum Arbeiten mit der Rcpetitivtabelle werden folgende Routinen benötigt:

- Mit der Tiefe und der Repetitivgruppe ist der Zeitzuschlag zu bestimmen.

- Mit der Tiefe und der Zeit ist die Repetitivgruppe zu bestimmen.

- Mit der aktuellen Tiefenstufe ist die nächsttiefere Tiefenstufe (bezüglich Repetitivtabclle) zu bestimmen.

[0248] Daher ist mit der einen Eingangsgrösse - Tiefe - die Position des Wertes in der Zeile bestimmbar. Die zweite Eingangsgrösse ist entweder die Repetitivgruppe, die richtig gewählt gerade die Nummer der Zeile angibt, in welcher der Zeitzuschlag zu finden ist; oder die Zeit, mit der man durch Vergleichen mit dem Wert in der Tabelle die Zeile finden kann, deren Position der Repetitivgruppe entspricht.

[0249] Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse wurde eine Datenanordnung gewählt, die keine Identifiers, sondern nur noch Zeilenende-Marken enthält. Die Position eines Wertes in der Repetitivgruppe ist bekannt, wenn die Zeile und die Spalte, in welchen der Wert steht, bekannt sind. Die Spalte entspricht der Position des Wertes innerhalb einer Zeile. Um diese Position des Wertes innerhalb einer Zeile bestimmen zu können, wird die Kopfzeile der Repetitivtabelle (die Zeile mit den Tiefenstufen) vor den eigentlichen Daten, durch eine TABEND-Marke getrennt, als Pointerzeile abgespeichert. Die Position des gewünschten Wertes in der Zeile lässt sich nun durch Vergleichen des Eingangswertes "Tiefe"mit den Werten in der Pointerzeile bestimmen. Eine Identifizierung der Zeile ist nicht nötig, da die Repetitivgruppe so gewählt wurde, dass sie mit der Position der Zeilen in der Tabelle übereinstimmen.

[0250] Die gewählte Datenanordnung der Repetitivtabellen ist hinsichtlich der Pointerzeile der Fig. 15C und hinsichtlich der Tabellenwerte der Fig. 15D zu entnehmen. Die Daten der Repetitivtabelle werden linear, beginnend mit der Kopfzeile abgespeichert. Der Programmteil zum Lesen der Repetitivtabelle, nämlich das Bestimmen der Position eines Wertes innerhalb einer Zeile kann durch Vergleichen der Eingangstiefe mit der Pointerzeile realisiert werden.

[0251] Zur Bestimmung der Position innerhalb der Zeile ergibt sich in "Pseudo-Pascal" folgendes:

SET POS = 1

SET POINTER TO BEGIN OF POINTERTAB.

FETCH WERT (POINTER)

DO WHILE WERT (POINTER) < EINGANGSTIEFE

BEGIN: INCREMENT POINTER

INCREMENT POS

FETCH WERT (POINTER)

END

[0252] In der Variabeln POS ist nun die Position des Wertes innerhalb der Zeile enthalten.

[0253] Tatsächlich wird die Variable POS nicht "hochgezählt", sondern aus der Differenz des Pointerwertes am Anfang und am Ende dieses Programmteiles bestimmt.

[0254] Aufbauend auf obigem Programmteil lassen sich die gewünschten Werte leicht bestimmen:

- Den Zeitzuschlag kann man bestimmen, indem man den Pointer um die Anzahl Zeilen vorwärts bewegt.

"Pseudo-Pascal"-Programm dazu:

DO WHILE REP. GRUPPE ≠ 0

BEGIN: DO WHILE NOTZEND

BEGIN: INCREMENT POINTER

FETCH WERT (POINTER)

END

DECREMENT REP.GRUPPE

END

POINTER = POINTER + (POS. IN DER ZEILE)

[0255] - Die Repetitivgruppe lässt sich bestimmen, indem man in jeder Zeile den Wert in der richtigen POS liest, und mit der Eingangszeit vergleicht.

[0256] "Pseudo-Pascal"-Programm dazu:

SET POINTER TO BEGIN OF DATA

HILFSPOINTER = POINTER + (POS. IN DER ZEILE)

FETCH WERT (HILFSPOINTER)

DO WHILE WERT (HILFSPOINTER) ZEIT

BEGIN: DO WHILE WERT (POINTER) * ZEND

BEGIN: INCREMENT POINTER

FETCH WERT (POINTER)

END

HILFSPOINTER = POINTER ₊ (POS. I. D. ZEILE)

END

[0257] Die nächsttiefere Tiefenstufe lässt sich in der Pointerzeile ohne Verwendung der weiteren Tabellenwerte bestimmen. Man bestimmt einfach die Position in der Zeile und liest den nächsten Wert, jedoch in der Pointerzeile selbst.

[0258] Zum Auslesen von Werten aus der Repetitivtabelle wurden folgende Subroutinen geschrieben:

BZZU: Bestimmen des Zeitzuschlages

BRPGUW: Bestimmen der Repetitivgruppe (unter Wasser)

BDESTN: Bestimmen der nächsttieferen Tiefenstufe

[0259] Das Bestimmen der Position innerhalb der Zeile geschieht im wesentlichen in der Subroutine XREPTB, welche von den 3 obigen Subroutinen verwendet wird.

[0260] Die Nullzeittabelle wird auf die gleiche Weise abgespeichert und ausgelesen wie die Repetitivtabelle. Somit wird eine Pointerzeile und (im Gegensatz zur Repetitivtabelle) nur eine Datenzeile abgespeichert.

[0261] Zum Auslesen wird somit (wie bei der Repetitivtabelle) zuerst die Position in der Zeile und damit die gesuchte Nullzeit bestimmt.

[0262] Betrachtet man dagegen die Oberflächenintervalltabelle, so erkennt man, dass die Differenz von Spalte zu Spalte in jeder Zeile ungefähr gleich ist. Dies ist auch verständlich, weil ein Taucher immer nach einer bestimmten Zeit von einer Repetitivgruppe in die nächsttiefere kommt, und diese Zeiten unabhängig von der Anfangsgruppe gleich sein sollten.

[0263] Aus diesem Grund wird anstelle der ganzen Tabelle nur die unterste Diagonale abgespeichert. Da diese Tabelle nur mit den Repetitivgruppen arbeitet und nur eine (Diagonal-) Zeile abgespeichert wird, kann man diese so abspeichern, dass die Repetitivgruppe gerade der Position in der Zeile entspricht.

[0264] Das Arbeiten mit dieser Tabelle ist unter diesen Umständen denkbar einfach:

Man geht mit der Oberflächenintervallzeit (gemäss der Repetitivgruppe) in die Tabelle und vergleicht sie mit dem dort abgespeicherten Wert. Sobald die beiden Werte gleich sind, wird die Oberflächenintervallzeit auf 0 gesetzt und die Repetitivgruppe um 1 erniedrigt.

[0265] Bisher wurde nur beschrieben, wie innerhalb einer Tabelle ein bestimmter Wert gesucht wird. An dieser Stelle soll nun erklärt werden, wie die Page gefunden wird, in der die Tabelle im externen Speicher liegt, und wie man innerhalb dieser Page den Pointer auf den Anfang der Tabelle setzt.

[0266] Zum Auswählen der Tabelle muss, abhängig von der Höhenstufe, ein Offset bestimmt werden, welcher der Page der ersten Tabelle für diesen Bereich entspricht. Zu diesem Offset muss noch ein weiterer Offset addiert werden, welcher der Position der Tabelle im Tabellensatz entspricht. Die Summe dieser zwei Offsets ist als Pageadresse an die untersten 4 Bits von Port 2 anzulegen. Ist auf diese Weise die Page bestimmt, muss noch die Tabelle gewählt werden, da manchmal 2 Tabellen in einer Page untergebracht sind. Deshalb muss man, wenn die Tabelle nicht am Anfang der Page steht, die Werte in der Page bis zur ersten TABEND-Marke "durchblättern", um den Pointer auf den Beginn der 2. Tabelle zu setzen.

[0267] Zum Finden des Tabellenanfanges wurde die Subroutine FNEXTT geschrieben, die einen Speicherbereich auf die TABEND-Marke hin absucht und den Pointer auf den Wert hinter dieser Marke setzt.

[0268] Aus den bisherigen Erklärungen der Anzeigeeinrichtung selbst ging hervor, dass diese auf zwei Arten von Fehlern reagieren soll, und zwar auf:

Out of Range: Wenn der Taucher in einem (örtlichen oder zeitlichen) Bereich taucht, der mit, den Tabellen nicht mehr abgedeckt ist;

[0269] Software-Error: Wenn der Rechner bei einer Rechnung in einen Over- oder Underflow läuft oder der Timer ausfällt.

[0270] Um diese Fehler zu erkennen, werden in allen,Tabellenabarbeitungsroutinen:

- Die Grenzen der Tabellen überwacht und bei einem Ueberschreiten dieser Grenzen wird das Out of Range-Flag gesetzt.

- Bei jeder Multiplikation wird das Resultat überwacht, und wenn es nicht mehr in 8 Bit darstellbar ist, wird das Software-Error-Flag gesetzt.

- Ebenso würde bei einer Division das Resultat überwacht, bzw. es würde überwacht, ob eine Division durch Null durchgeführt wird. Diese Ueberwachung erübrigt sich aber in unserem Fall, da nie eine Division durch Null vorkommen kann. Der Divisor wird nämlich immer ein Befehl vor dem Aufruf der Divisionsroutine mit einer Konstanten, die immer grösser als Null ist, geladen.

[0271] Nachdem nun die Abspeicherung und Handhabung der Tabellen erläutert wurde, soll der Programmablauf und die Programmstruktur beschrieben werden. Die darin erwähnten Tabellen 11 bis 18 und 20 bis 22 finden sich am Ende der Beschreibung.

[0272] Jedes Hauptprogramm ist durch die Programmdokumentation und das zugehörige Flussdiagramm beschrieben. Die Programmdokumentation ist so aufgebaut, dass sie das Flussdiagramm verbal beschreibt und zwar deckungsgleich. Mittels des Flussdiagrammes und der Programmdokumentation lässt sich also jede gewünschte Stelle im Assembler-Code rasch und leicht finden.

[0273] Nach der in Fig. 16 dargestellten Programmstruktur beginnt das Programm nach dem Einschalten des Hauptschalters 9 (vgl. Fig. 6) mit dem Restart-Programm RSTART.

[0274] Alle 0.02 sec wird das Hilfstimerprogramm HTIME abgearbeiet, welches dabei den 0.5 sec Takt generiert, mit dem es zyklisch das Hauptprogramm, beginnend mit dem Programmteil Druckerfassen-PSNORC, alle 0.5 sec neu aufstartet

[0275] Um das Eintauchen ins Wasser mittels einer Druckänderung erfassen zu können, muss dieselbe 0.02 bar in einer Sekunde sein. Die Druckänderung von 0.02 bar entspricht 200 m Luftsäule. Zwar kann kein Mensch 200 m Luftsäule ohne Düsenantrieb in einer Sekunde hinter sich bringen, doch erreicht der Taucher eine Druckänderungsrate von 0.02 bar/s dann, wenn er von der Luft ins Wasser überwechselt. Lediglich 20 cm Wassersäule genügen, um den Druck von 0.02 bar -zu erzeugen und jeder Taucher wird innerhalb einer Sekunde beim Eintritt ins Wasser 20 cm tief eintauchen.

[0276] Diese 20 cm Wassersäule ergeben sich einerseits aus der Auflösung des Druckmessers 6 und andererseits daraus, dass die Druckänderung mindestens 2 digitale Quanten gross sein muss. Falls die Anzeigeeinrichtung fälschlich erst unter durch einen Test erkannt, der feststellt, ob der erstgemessene Druck grösser als 1,2 bar ist. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil in einem solchen Falle der Luftdruck nicnt im voraus bestimmt werden könnte.

[0277] Grund für die Wahl der Grenze von 1,2 bar ist, dass der Luftdruck auf Meereshöhe höchstens 1,06 bar gross werden kann. Scheidet man den fall, dass der Taucher in einem See taucht, dessen Höhe unter der des Meeresspiegels liegt, aus, so kann ohne weiteres der Test auf 1,2 bar gemacht werden.

[0278] Falls also tatsächlich der Hauptschalter 9 erst unter Wasser betätigt wird, so arbeitet die Anzeigeeinrichtung unter der Annahme, dass der Luftdruck am Tauchort = 1 bar sei. Ab diesem Zeitpunkt ist der Tiefenmesser der erfindungsgemässeri-Einrichtung nur noch so gut, wie die meisten herkömmlichen Tiefenmesser, die zwischen Tauchen in Bergseen und dem Meer nicht unterscheiden. 1 bar entspricht dabei dem Luftdruck auf Meereshöhe und ist somit für unser System der Nullpunkt, von welchem aus entweder die Wassertiefe oder die Höhe über Meer bestimmt wird.

[0279] Der Programmablauf des Programmteiles PSNORC ist im einzelnen aus Fig. 17 ersichtlich.

[0280] Dabei bedeuten: 43 einen Test, ob die Anzeigeeinrichtung unter Wasser eingeschaltet wurde; 44 einen Test, ob der Taucher in das Wasser eingestiegen ist; und 45 eine Umrechnung des Druckes, damit er der Verstärkung = 1 angepasst wird.

[0281] An dieser Stelle sei eingeflochten, dass 10 bar im Rechner 27 bzw. im Analog/Digitalwandler 22 jeweils 200 Bit entsprechen, so dass ein Bit eine Auflösung von 0,5 m ergibt. Damit ist auch der Tiefenmesser auf 0,5 m genau, womit die Aufbereitung der Daten für die Verwendung in den Tabeülen sehr einfach wird, da die digital ermittelte Tiefe durchzwei dividiert genau der wirklichcn Tiefe in Metern entspricht. Das Verhältnis von 10: 200 bedeutet aber, dass der im Rechner weiterverarbeitete Zahlenwert des Druckes gegenüber dem wirklichen Druck um den Faktor 20 zu gross ist. Ferner sei erwähnt, dass die Berechnung der Tauchtiefe mittels den Drücken PNEU und PNULL reduziert wird auf:

DEPTH: = (PNEU-PNULL)

[0282] Das bedeutet, dass die im Rechner geführte Tauchtiefe gegenüber der wirklichen Tauchtiefe um den Faktor 2 grösser ist.

[0283] Aus Fig. 16 ist.weiters ersichtlich, dass auf den Programmteil PSNORC das Programm CHKSETfolgt.

[0284] An dieser Stelle sollte auch das aus Fig. 16 ersichtliche Library-Programm besprochen werden.

[0285] In diesem Programmteil sind sämtliche verwendete Subroutinen untergebracht. Dies sind:

- Alle oben beschriebenen Tabellenabarbeitungsroutinen.

- Einige mathematische Programme.

[0286] In diesem Sinne verfügt das Library-Programm über:

- Eine Subtraktion mit direktem Zugriff zum Minuenden.

- Eine Subtraktion mit indirektem Zugriff zum Minuenden. (Beide Subtraktionen übergeben im Carry-Bit die Vorzeicheninformation und sind so auch für den Vergleich zweier Zahlen verwendbar.)

- Eine Multiplikation mit direktem Zugriff zum Multiplier. (Diese Multiplikation von 8 x 8 Bit liefert ein 16-Bit-Resultat. Das 16-Bit-Resultat aus Lower-8-Bit und Upper-8-Bit wird lediglich im Hauptprogramm DISPLY verwendet, sonst wird nur mit den Lower-8-Bit gerechnet.)

- Eine Division mit direktem Zugriff zum Divisor. (Die Ursprüngliche 16-Bit durch 8-Bit Division wurde in eine 8-Bit durch 8-Bit Division abgeändert, da der Rechner mit 8-Bit Werten arbeitet. Um einen Fehler zu testen. kann das Carry-Bit herangezogen werden, welches im Falle eines Overflows gesetzt ist.)

[0287] Eine Subroutine, welche 8 Bit-und 16-Bit-Binärzahlen in BCD-Zahlen wandelt, um die anzuzeigenden Werte im BCD-Code an die Anzeige aussenden zu können. Zudem erkennt diese Subroutine fürende Nullen und setzt antelle der führenden BCD-Null das (F)-Hex, damit dem in Fig. 11 verlangten Code für das Blank Rechnung getragen wird. Von Vorteil wäre es an sich, wenn die Library nicht als zusammenhängender Programmblock abgespeichert wird, sondern vielmehr die einzelnen Subroutinen so ins Hauptprogramm eingefügt werden, dass möglichst viele Pages ausgenützt sind, d.h. dass wenig "Löcher" im Programmspeicher entstehen und wenig Page-Sprünge nötig werden. Dennoch ist dies für den beschriebenen Programmaufbau gerade nicht zu empfehlen, weil das Gesamtprogramm ca. 2 1/4 K Memory beansprucht, d.h. es muss mit Memory-Bank-Switching gearbeitet werden. Der Einfachheithalber setzen wir alle Subroutinen hinter die 2 K-Grenze, damit lediglich vor und nach jedem Call "Subroutine" die Memory-Bank umgeschaltet werden muss und das Hauptprogramm nie über die 2 K-Grenze hinausläuft, was tunlichst zu vermeiden ist, weil dadurch das Memory-Bank-Switching wesentlich kompliziert würde.

[0288] Noch im Programmteil CHKSET wird je nach den im Rahmen dieses Programmes ermittelten Werten bzw. Wertdifferenzen die Entscheidung getroffen, welches der in Fig. 16 dem Programmteil CHKSET nachgereihten Programme abgearbeitet werden muss.

[0289] Der Ablauf des Programmteiles SURFAC ist der Fig. 18 zu entnehmen.

[0290] Dabei bedeuten 46 einen Test ob der Taucher schnorchelt; 47 einen Test, ob der Taucher das Wasser verlässt, 48 einen Test, ob der Taucher in das Tauchen übergewechselt ist; 49 einen Test, ob sich der Taucher in einem Oberflächenintervall befindet; und 50 einen Test, ob die Rlpetitivgruppe Null geworden ist.

[0291] Programm Auftauchen, DIVEUP: Um das Auftauchen mit einer minimalen Geschwin digkeit von 8m/min kontrollieren zu können, muss der Taucher über einen längeren Zeitraum "beobachtet" werden. Dieses "Beobachten" besteht darin, dass kontrolliert wird, ob sich der Taucher im "Auftauchkegel" befindet. Unter dem Auftauchkegel versteht man den Bereich, den der Taucher im Zeitraum von 30 Sekunden zurücklegt, dabei mindestens 4 m in Richtung der Senkrechten auftaucht und nicht unter die Tiefenstufe abtaucht, in der mit dem Auftauchen begonnen wurde. Alle 30 Sekunden wird ein neuer Auftauchkegel gesetzt, sofern der Taucher bis anhin den Auftauchkegel nicht verlassen hat und weiter auftaucht.

[0292] Alle diese Programme führen, wie sich an Hand besonders der Fig. 7 erkennen lässt, zu irgend einer Art von Anzeige, der das Programm Anzeige, DISPLY zugeordnet ist. Um die vier Anzeigen 13 bis 16 (vgl. Fig. 7, 9B) mit vierstelligen Ziffernanzeigen ansteuern zu können, müssen insgesamt 16 Digits adressiert werden. Diese 16 Digits werden durch ein vierstelliges (4-Bit)-Code-Wort adressiert, das die aus Tabelle 19 ersichtliche Struktur hat. So lautet das Codewort für die Anwahl des Digit Nr. 3 in der Anzeige 15: (B)_Hex

[0293] 

[0294] Durch diese Struktur des Code-Wortes ist es sehr einfach, die einzelnen Anzeigewerte an die Anseige auszusenden. Man kann jetzt nämlich einen Display-Counter (DISPCO) von Null nach 15 hochzählen und dabei jedesmal das betreffende Digit im BCD-Code an die Anzeige aussenden.

[0295] Ferner seien an Hand de folgenden Tabellen 12 und 13 die Status-und Flag-Konventionen wiedergegeben.

[0296] Es sei bemerkt, dass aus den obigen Ausführungen hervorging, dass in den Tabellenspeichern im wesentlichen die Tabellen des Druckkammerlabors der Universität Zürich abgespeichert wurden, weil sie für das Zusammensetzen des gesamten Tauchganges aus einzelnen Tauchgangabschnitten besonders geeignet sind, die Möglichkeit der Auswertung vorangegangener Tauchgänge bei einem Repetitivtauchgang besitzen und sich nicht nur auf Tauchgänge auf Meeresniveau, sondern auch in Bergseen bis 3200 m Höhe beziehen. Vor allem ist damit eine Digitalisierung leicht durchführbar. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung keineswegs auf die Verwendung dieser Tabellen beschränkt ist, sondern dass auch andere Tabellen, wie z.B. diejenigen der US-Navy, Anwendung finden können.

[0297] Wenn auch an Hand der Fig. 7 keine besondere Anzeige für die jeweilige Tageszeit gezeigt und beschrieben wurde, so wurde doch in der Beschreibung erwähnt, dass die Nutzung des an sich vorhandenen Zeitmessers für die Angabe der Tageszeit von Vorteil ist. Dies bedingt, dass auch nach Abschalten des Hauptschalters 9 die Stromversorgung zu den dieser Zeitanzeige zuzuordnenden Schaltungsteilen aufrecht erhalten bleibt.

Repetitivsystem für 701 - 1500 m über Meer

[0298] 

Ansprüche

1. Anzeigeeinrichtung für die Parameter eines Tauchganges, wie z. B. aktuelle Tiefe, maximal getauchte tiefe, bisherige Tauchzeit oder dergleichen, die über

a) wenigstens einen Speicher für die Dekompressionsparameter bei einer Reihe von Tauchtiefen und -zeiten, und

b) eine Auswerte- und Verknüpfungsstufe für die gemessenen Werte des Tiefen- und des Zeitmessers mit den im Speicher gespeicherten Werten angesteuert ist,

dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zeitpunkt des Tauchganges die in Abhängigkeit von den durchtauchten Tiefen und Zeiten erforderliche Gesamtauftauchzeit inklusive der vorgeschriebenen Dekompressionshalte anzeigbar ist und/oder eine Wandlereinrichtung (5) für die Umwandlung der jeweils aktuellen Grundzeit (Verweilzeit in der jeweiligen Tauchtiefenstufe) beim Eintritt in eine neue Tauchtiefenstufe in die dieser neuen Tauchtiefenstufe äquivalente Grundzeit vorgesehen ist, die jener Zeit entspricht, während welcher der Taucher sich in der maximalen Tiefe seines Tauchprofiles befunden hätte.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Wandlereinrichtung (5) auch der, vorzugweise jeweils mit Hilfe eines Messgerätes (6) gemessene, Luftdruck berücksichtigbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger, vorzugsweise eine piezoresistive Messzelle aufweisender, Druckmesser (6) sowohl für den Luft- wie für den Wasserdruck mit der die Wandlereinrichtung (5) enthaltenden Schaltung verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbereich des Druckmessers (6) jeweils für Luft- bzw. für Wasserdruckmessung mit Hilfe einer Schalteinrichtung (34) umschaltbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang des Druckmessers (6) eine Differenzierstufe (26) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (34) eine Sprungerkennungsstufe (35) für den Druck umfasst, die beispielsweise von der Differenzierstufe (26) gebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass - z.B. für eine Auswerte- und Verknüpfungsstufe begrenzten Arbeitsbereiches - mit Hilfe der der Schalteinrichtung (34) durch Umschalten der Verstärkung oder des Bit-Bereiches eines der Auswerte- und Verknüpfungsstufe vorgeschalteten Analog-Digital-Wandlers (122) eine Bereichsumschaltung durchführbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Schalteinrichtung (34) umschaltbare Referenzspannungsquelle (24, 24', 24") vorgesehen ist, der zweckmässig ein Analog-DigitalWandler (22) nachgeschaltet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (34) zumindest einen FET-Schalter aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem FET-Schalter zur Entkoppelung gegenüber dem Eingang der nachgeschalteten Stufe, insbesondere des Analog-Digital-Wandlers (22), ein Impedanzwandler (40) nachgeschaltet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten einer Abnormfunktion durch eine aus einem Zeitgeber und aus einem Druckaufnehmer (6) bestehende Detektorschaltung ein Warnsignal (12) und/oder eine Schleppwertanzeige (16a) für die maximal erreichte Tauchtiefe einschaltbar ist (sind).

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (5) einen Rechner (27) und Speicher für Grundzeiten und/oder Dekompressionszeiten und/oder Repetitivgruppen, aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Speicher (ein) Tabellenspeicher (28) ist (sind).

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (5) eine Speicherschaltung für die jeweils durchtauchten Tiefen und Zeiten, sowie gegebenenfalls für die sich ergebenden Korrekturwerte aufweist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit wenigstens einer Segmentanzeige, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentanzeige (16a) wechselweise - z.B. vor und nach Auftreten einer Abnormfunktion - zur Anzeige verschiedener Angaben umschaltbar ist.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine astabile Multivibratorschaltung zur getakteten Ansteuerung wenigstens einer Anzeige (10 -12) vorgesehen ist.

Claims

Device for indicating the parameters of a dive, such as, for example, present depth, maximum depth reached previous elapsed diving time or the like, which indicating device is driven through

a) at least one memory for the decompression parameters at a series of diving depths and times and

b) an evaluation and logic stage for the measured values of the depth gauge and timer, with the values stored in the memory,

characterised by the fact that, at any time during the dive, the necessary total resurfacing time, depending on the depths and times of diving, including the specified decompression stops, can be indicated and/or a converter device (5) is provided for conversion of the present bottom-time (staying time at the particular diving depth stage) on entering a new diving depth stage, into the equivalent bottomtime for this new diving depth stage which time corresponds to that time during which the diver would have stayed at maximum depth of his dive profile.

2. Device in accordance with Claim 1, characterised by the fact that, with the aid of the converter device (5), the air pressure, preferably measured in each case with the aid of a measuring instrument (6), is also taken into account.

3. Device in accordance with Claim 2, characterised by the fact that a single pressure gauge (6), preferably including a piezoresistive measuring cell, both for the air pressure and water pressure, is connected to the circuit containing the converter device (5).

4. Device in accordance with Claim 3, characterised by the fact that the measuring range of the pressure gauge (6) is switchable for measurement of air or water pressure with the aid of a switching device (34).

5. Device in accordance with one of the Claims 1 to 4, characterised by the fact that a differentiating stage (26) is connected to the output of the pressure gauge (6).

6. Device in accordance with Claim 4 or 5, characterised by the fact that the switching device (34) comprises a step detection stage (35) for the pressure, formed for example by the differentiating stage (26).

7. Device in accordance with Claim 4, 5 or 6, characterised by the fact that - for example for an evaluation snd logic stage of limited working range - a range change can be carried out with the aid of the switching device (34), by switching the gain or the bit-range of an analog-digital converter (22) connected before the evaluation and logic stage.

8. Device in accordance with Claim 7, characterised by the fact that a reference voltage source (24, 24', 24"), switchable by the switching device (34), is provided and is conveniently followed by an analog-digital converter (22).

9. Device in accordance with one of the Claims 4 to 8, characterised by the fact, that the switching device (34) includes at least one FET switch.

10. Device in accordance with Claim 9, characterised by the fact that an impedance converter (40) is connected after the FET switch for decoupling with respect to the input of the following stage, especially the analog-digital converter (22).

11. Device in accordance with one of the Claims 1 to 10, characterised by the fact that, in case of occurrence of an abnormal function, a warning signal (12) and/or a slave indicator (16a) for the maximum diving depth reached can be switched on by a detector circuit consisting of a timer (7) and a pressure sensor (6).

12. Device in accordance with one of the Claims 1 to 11, characterised by the fact that the converter device (5) comprises a computer (27) and memories for bottom-times and/or decompression times and/or repetitive groups.

13. Device in accordance with Claim 12, characterised by the fact that the memory is or the memories are of the tabular memory type (28).

14. Device in accordance with one of the Claims 1 to 13, characterised by the fact that the converter device (5) includes a memory circuit for the depths and times or diving in each case, as well as the correction values obtained where applicable.

15. Device in accordance with one of the Claims 1 to 14, with at least one segment display, characterised by the fact, the segment displsy (16a) can be switched alternately that - e.g. before and after occurrence of an abnormal functionto display different data.

16. Device in accordance with one of the preceding claims, characterised by the fact, that an astable multivibrator circuit is provided for the cyclic activation of at least one display (10 - -12).

Revendications

1. Dispositif d'indication des paramètres d'un plongeon (activité de plongée), comme par exemple la profondeur du moment la profondeur maximale plongée, le temps de plongée écoulé depuis le début de l'activité ou autres données similaires, commandé par l'intermédiaire de:

a) au moins une mémoire destinée aux paramètres de décompression, en fonction d'une série de profondeurs et de temps de plongée, et

b) un étage d'évaluation et de chaînage destiné aux valeurs mesurées par l'indicateur de profondeur et le chronomètre, en fonction des valeurs définies dans la mémoire

caractérisé en ce que, à tout moment de l'activité de plongée, le temps total de remontée nécessaire, arrêts de décompression imposés compris, peut être visualisé suivant les profondeurs et les temps de plongée et/ou en ce qu'un dispositif traducteur (5) destine à la conversion de temps de base à observer (temps de séjour au diver palier de plongée) lorsque le plongeur atteint un nouveau palier de plongée, au sein duquel le temps de base équivalant à ce nouveau palier est défini, fournit les divers temps durant lesquels le plongeur s'est trouvé à la profondeur maximale de son profil de plongée.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moyen du dispositif traducteur (5), la pression d'air mesurée de préférence à l'aide d'un appareil de mesure (6) peut également être prise en considération.

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un seul indicateur de pression (6) aussi bien pour la pression d'air que pour la pression d'eau, comportant de préférence un capteur piézorésistif, est connecté au circuit contenant le dispositif traducteur (5).

4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le champ de mesure de l'indicateur de pression (6) peut être changé à tout moment au moyen d'un dispositif de commutation (34) en vue de réaliser soit la mesure de la pression d'air, soit la mesure de la pression d'eau.

5. Dispositif suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un étage différenciateur (26) est connecté à la sortie de l'indicateur de pression (6).

6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (34) comporte un étage de reconnaissance (35) du type de pression mesurée (air ou eau), formé par exemple à partir de l'étage différenciateur (26).

7. Dispositif suivant la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il peut être réalisé un changement du champ de mesure, par exemple pour une plage de fonctionnement déterminée de l'étage d'évaluation et de chaînage, en commutant le gain ou le niveau binaire d'un convertisseur analogique-digital (22) placé en amont de l'étage d'évaluation et de chaînage, au moyen du dispositif de commutation (34).

8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu une source de tension de référence (24, 24', 24") commutable au moyen du dispositif de commutationl34), laquelle se trouve ainsi utilement reliée.-- à un convertisseur analogique-digital (22) placé en aval.

9. Dispositif suivant une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de comm-ufation (34) présente au moins un contacteur FET (Transistor à Effet de Champ).

10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'un adaptateur d'impédance (40) est disposé en aval du contacteur FET en vue de réaliser le découplage de celui-ci par rapport à l'entrée de l'étage situé en aval, en particulier celle du convertisseur analogique-digital (22).

11. Dispositif suivant une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lors de l'apparition d'une fonction anormale, un signal avertisseur (12) et/ou un affichage d'une valeur extrême (16a) concernant la profondeur de plongée maximale atteinte est/sont généré(s) par l'intermédiaire d'un circuit de détection constitué d'un rythmeur (7) et d'un capteur de pression (6).

12. Dispositif suivant une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif traducteur (5) comporte un calculateur (27) et une mémoire destinés aux temps de base et/ou aux temps de décompression et/ ou aux fonctions itératives (plongées répétées).

13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la ou les mémoire(s) est(sont) une (des) mémoire(s) de tables de valeurs (28).

14. Dispositif suivant une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif traducteur (5) comporte un circuit mémoire pour les profondeurs et temps de plongée respectifs, ainsi que pour, le cas échéant, les valeurs de correction y afférant.

15. Dispositif suivant une des revendications 1 à 14, comportant au moins un affichage à segments, caractérisé en ce que l'affichage à segments (16a) peut être commuté tour à tour, par exemple avant et après apparition d'une fonction anormale, de manière à afficher diverses données.

16. Dispositif suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit multivibrateur astable en vue de la commande synchronisée d'au moins un affichage (10 - 12).

Zeichnung