CH646787A5 - Waage nach dem prinzip der elektromagnetischen kraftkompensation. - Google Patents

Description

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine elektronische Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, wobei der mechanische Teil im Schnitt, und die Elektronik mit zusätzlicher Wechselstromeinspeisung als Blockschaltbild dargestellt ist,

Fig. 2 zeigt eine elektronische Waage mit einer anderen Form der zusätzlichen Wechselstromeinspeisung,

Fig. 3 zeigt den wesentlichen Teil der elektronischen Schaltung in einer ersten Variante,

Fig. 4 zeigt den wesentlichen Teil der elektronischen Schaltung in einer zweiten Variante, und

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus der elektronischen Schaltung nach Fig. 4 in einer dritten Variante.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung für die Einspeisung des zusätzlichen Wechselstromes. Der mechanische Teil der Waage besteht aus einem beweglichen Lastaufnehmer 3, der die Lastschale 7 trägt und über zwei Lenker 5 und 6 in Form einer Parallelführung mit dem ortsfesten Teil 1 der Waage verbunden ist. Als Gelenke dienen jeweils Blattfedern 5a, 5b, 6a, 6b an den Enden der Lenker 5 und 6. Der Lastaufnehmer 3 trägt an einem vorstehenden Arm 4 eine Spule 9, die mit dem Feld eines ortsfesten Permanentmagnetsystems 2 in Wechselwirkung steht. Der Lagensensor 11 tastet die Lage des Lastaufnehmers 3 ab und liefert über einen Regelverstärker 12 den zur Kompensation der Belastung notwendigen Strom. Dieser Kompensationsgleichstrom wird über bewegliche Zuleitungen 10 der Spule 9 zugeführt und durchfliesst gleichzeitig den Messwiderstand 13. Am Messwiderstand 13 wird eine stromproportionale Messspannung abgegriffen, in einem Analog/Digital-Wandler 14 digitalisiert, in einer digitalen Rechenschaltung 15 verarbeitet und in der Digitalanzeige 16 angezeigt.

Elektromagnetisch kompensierende Waagen dieser Art sind sowohl vom mechanischen Aufbau als auch von der Elektronik her bekannt, so dass auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet werden kann. Die Teile einer solchen Waage können räumlich z.B. so angeordnet sein, wie es im US Pat. Nr. 4 062 416 beschrieben ist. Die Funktionsweise der elektromagnetischen Kraftkompensation ist z.B. im US Pat. Nr. 4 150 730 beschrieben.

Zusätzlich sind nun bei der Waage gemäss der Erfindung Schaltungsmittel 17 vorgesehen, die durch die Spule 9 und den Messwiderstand 13 einen zusätzlichen Wechselstrom fliessen lassen. Die Entkopplung des vom Regelverstärker 12 gelieferten Kompensationsgleichstromes und des von den Schaltungsmitteln 17 eingespeisten Wechselstromes geschieht bei der Waage nach Fig. 1 dadurch, dass der Ausgang des Regelverstärkers als Stromquelle ausgebildet ist und dass die Schaltungsmittel 17 am Ausgang einen Kondensator 19 aufweisen. Weiter ist eine Regel- oder Stellvorrichtung 18 vorgesehen, die die Amplitude des von den Schaltungsmitteln 17 gelieferten Wechselstromes bestimmt. Die Amplitude des von den Schaltungsmitteln 17 gelieferten zusätzlichen Wechselstromes wird dabei so gewählt, dass die vom Kompensationsgleichstrom und vom zusätzlichen Wechselstrom in der Spule

9 und im Messwiderstand 13 erzeugte Stromwärme möglichst belastungsunabhängig ist. Die vom Kompensationsgleichstrom im Messwiderstand 13 erzeugte Stromwärme ist bekanntlich Ii • R, wobei R der elektrische Widerstand des s Messwiderstandes ist. Die vom zusätzlichen Wechselstrom erzeugte Stromwärme ist Ib R, wobei unter der Effektivwert des Wechselstromes verstanden werden soll. Die obige Forderung nach belastungsunabhängiger Stromwärme im Messwiderstand bedingt somit:

10

Ii- R + lh R = const. bzw.

15 const. ll + lh=

R

(1)

(2)

Die Amplitude des zusätzlichen Wechselstromes muss al-20 so gemäss der Gleichung const. 12= il

R

(3)

25

in Abhängigkeit von der Belastung der Waage, das heisst in Abhängigkeit von I=, verändert werden. Dieselben Überlegungen gelten sinngemäss auch für die Spule 9.

Eine andere Form für die Einspeisung des zusätzlichen 30 Wechselstromes zeigt Fig. 2. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet. Diese Form unterscheidet sich dadurch, dass die Spule 9 über eine Anzapfung 10a verfügt, die die Spule in zwei, vorzugsweise gleiche, Teilspulen unterteilt, und dass die Schaltungsmittel 17 über 35 einen Kondensator 19 an diese Anzapfung 10a angeschlossen sind. Der von den Schaltungsmitteln 17 eingespeiste zusätzliche Wechselstrom teilt sich also in zwei Teilströme auf, wo-. bei der eine Teilstrom über die eine Spulenhälfte 9a (siehe Fig.

4) und den Messwiderstand 13 fliesst, während der andere 40 Teilstrom über die andere Spulenhälfte 9b, einen Widerstand 20 und den, in diesem Fall vorzugsweise niederohmigen, Ausgangswiderstand des Regelverstärkers 12 fliesst. Haben die beiden Teile der Spule 9 gleiche Windungszahlen und ist der Widerstand 20 zusammen mit dem geringen Ausgangswider-45 stand des Regelverstärkers 12 so gross wie der Messwiderstand 13, so sind die beiden Teilwechselströme gleich gross und wirken thermisch wie ein Wechselstrom, der gemäss der Form aus Fig. 1 den Widerstand 20, die ganze Spule 9 und den Messwiderstand in einer Richtung durchfliesst. In Fig. 2 so wird jedoch durch den gegensinnigen Stromfluss des zusätzlichen Wechselstromes in den beiden Hälften der Spule 9 deren Induktivität nicht wirksam. Ebenso heben sich die Kräfte des zusätzlichen Wechselstromes in beiden Hälften der Spule 9 gegenseitig auf, so dass keine Schwingungen der beweg-55 liehen Teile der Waage angeregt werden. Der Kompensationsgleichstrom wird durch die Anzapfung und die dort über den Kondensator 19 angeschlossene Wechselspannungsquelle nicht beeinflusst.

In Fig. 3 sind nun in einer ersten Variante die Schaltungs-60 mittel 17 und die Regel- oder Stellvorrichtung 18 in Zusammenwirken mit der übrigen Waage aus Fig. 1 genauer dargestellt. Wesentlicher Bestandteil dieser Variante ist ein Mikroprozessor 15, der über den Analog/Digital-Wandler 14 das belastungsabhängige Signal vom Messwiderstand 13 erhält. 65 Dieser Mikroprozessor errechnet daraus die vom Kompensationsgleichstrom, den die Ausgangsstromquelle des Regelverstärkers 12 liefert, in der Spule 9 und im Messwiderstand 13 verursachte Stromwärme und daraus nach Gleichung (3) die

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notwendige Amplitude des zusätzlichen Wechselstromes. stiegen ist. Da, wie oben beschrieben, bei gleicher Windungs-Diesen Zahlenwert gibt der Mikroprozessor 15 an einen Digi- zahl der beiden Spulenhälften 9a und 9b und bei gleichem Wi-tal/Analog-Wandler 30, der daraus eine Gleichspannung er- derstandswert für den Messwiderstand 13 und für die Summe zeugt. Die zeitliche Steuerung des Analog/Digital-Wandlers aus Heizwiderstand 20 und Ausgangswiderstand des Regel-14 und des Mikroprozessors 15 wird von einem Hochfre- 5 Verstärkers 12, die beiden Teilwechselströme durch den Mess-quenzgenerator 33 als Zeitbasis mit nachgeschaltetem mehr- widerstand und durch den Heizwiderstand gleich gross sind, stufigen Frequenzteiler 34 übernommen. Das Signal einer bedeutet eine Belastungsunabhängigkeit der Stromwärme für Teilerstufe dieses Frequenzteilers wird einem Schalttransistor den Heizwiderstand 20 auch eine Belastungsunabhängigkeit 31 zugeführt, der die Ausgangsspannung des Digital/Analog- der Stromwärme in der Spule 9 und im Messwiderstand 13. Wandlers 30 periodisch unterbricht und so in eine Rechteck- io Die Solltemperatur des NTC's 21 wird zweckmässigerwei-Wechselspannung gleicher Amplitude umformt. Diese Recht- se möglichst hoch gewählt, damit der Einfluss der Umge-eck-Wechselspannung wird in einem Siebglied 32 gesiebt und bungstemperatur auf die NTC-Temperatur möglichst klein die Grundschwingung über den Kondensator 19 zwischen ist verglichen mit dem Einfluss des Heizwiderstandes 20. In dem hochomigen Ausgang des Regelverstärkers 12 und der bekannter Weise kann ein verbleibender Resteinfluss durch Spule 9 eingespeist. Dadurch besteht eine konstante Phasen- 15 eine geringe Temperaturabhängigkeit eines der anderen Brük-beziehung zwischen dem zeitlichen Ablauf des im Analog/Di- kenwiderstände 22 bis 24 ausgeglichen werden.

gital-Wandler stattfindenden Analog/Digital-Wandlungsvor- In manchen Waagen ist es notwendig, die Rückwirkung ganges und dem zusätzlichen Wechselstrom. Dieser zusätz- des Kompensationsgleichstromes in der Spule 9 auf die maliche Wechselstrom durchfliesst ebenso wie der Kompensa- gnetische Feldstärke des Permanentmagnetsystems 2 durch tionsgleichstrom die Spule 9 und den Messwiderstand 13 und 20 eine zusätzliche Korrekturspule 29 aufzuheben. Diese Korsorgt in beiden für eine belastungsunabhängige Wärmeent- rekturspule 29 im Permanentmagnetsystem 2 liegt normaler-wicklung. weise in Reihe mit der Spule 9 und wird von demselben Kom-

Im Vorstehenden ist vorausgesetzt worden, dass die vom pensationsgleichstrom durchflössen. In der erfindungsgemäs-zusätzlichen Wechselstrom im Messwiderstand 13 erzeugte sen Waage ist es nun zweckmässig, auch diese Korrekturspule Wechselspannung den Analog/Digital-Wandler nicht beein- 25 29 in zwei Teile 29a und 29b zu teilen und gemäss Fig. 4 so an-flusst. Bei konstanter Phasenbeziehung zwischen zusätzli- zuschliessen, dass der Kompensationsgleichstrom beide Teile chem Wechselstrom und dem Digitalisierungsvorgang im gleichsinnig durchfliesst, während der zusätzliche Wechsel-Analog/Digital-Wandler ist dies beispielsweise bei dem Mehr- ström beide Teile in entgegengesetzten Richtungen durch-fach-Rampen-Verfahren gemäss der DE-PS 2 114 141 der fliesst.

Fall. Für Analog/Digital-Wandler, deren Unterdrückungs- 30 In Fig. 5 ist eine dritte Variante 18' für die Regel- oder faktor für Störwechselspannungen nicht ausreicht, muss zwi- Stellvorrichtung gezeigt, die beispielsweise statt der in Fig. 4 sehen Messwiderstand und Analog/Digital-Wandler in be- gezeigtenRegel- oder Stellvorrichtung 18 eingesetzt werden kannter Weise ein zusätzlicher Tiefpass eingeführt werden. kann. In dieser Variante ist ein Flühfaden vorgesehen, bei-

In Fig. 4 sind die Schaltungsmittel 17 und die Regel- oder spielsweise in Form einer handelsüblichen Glühlampe 26, der Stellvorrichtung 18 in einer zweiten Variante in Zusammen- 35 sowohl vom Kompensationsgleichstrom als auch vom zusätz-wirken mit der übrigen Waage aus Fig. 2 genauer dargestellt. liehen Wechselstrom durchflössen wird. Die Temperatur des -Der vom niederohmigen Ausgang (dargestellt als Emitterfol- Glühfadens wird über seine ausgesandte Lichtstrahlung von ger) des Regelverstärkers 12 gelieferte Kompensationsgleich- einem Photoelement 27 gemessen. Der Kurzschlussstrom des ström durchfliesst hintereinander einen Heizwiderstand 20, Photoelementes 27 wird in einem Verstärker 28 in eine Span-die Spule 9 und den Messwiderstand 13. Der Heizwiderstand 40 nung umgeformt und einem Verstärker und Integrator 25 zu-20 steht in engem thermischen Kontakt zu einem NTC-Wi- geführt, der die Amplitude des nachgeschalteten Wechselderstand 21, der als Temperaturfühler dient. Der NTC-Wi- spannungsgenerators 17 so verändert, dass die im Glühfaden derstand 21 bildet zusammen mit den Widerständen 22,23 umgesetzte Stromwärme möglichst konstant bleibt.

und 24 eine Brücke, deren Diagonalspannung über einen Selbstverständlich können die beiden Formen der Wech-

rückgekoppelten Differenzverstärker und Integrator 25 die 45 selstromeinspeisung am Ende der Spule 9 oder an einer AnAmplitude eines üblichen Wechselspannungsgenerators 17 zapfung 10a der Spule 9 beliebig mit einer der drei beschriebebestimmt. Dieser Wechselspannungsgenerator 17 ist über ei- nen Varianten für die Regel- oder Stellvorrichtung 18 kombi-nen Kondensator 19 an die Anzapfung 10a der Spule 9 ange- niert werden. Ebenso kann man leicht auch in der Ausfüh-schlossen und lässt sowohl durch die eine Spulenhälfte 9a und rung nach Fig. 4 eine Synchronisation des Wechselspan-den Messwiderstand 13 als auch durch die andere Spulenhälf- so nungsgenerators 17 durch die Zeitbasis 33 des Analog/Digi-te 9b, den Heizwiderstand 20 und den Ausgangswiderstand tal-Wandlers 14 einfügen, um eine konstante Phasenbezie-des Regelverstärkers 12 einen zusätzlichen Wechselstrom hung zwischen dem zeitlichen Ablauf des im Analog/Digital-fliessen. Die Regel- oder Stellvorrichtung 18 ist so ausgelegt, Wandler stattfindenden Analog/Digital-Wandlungsvorgan-dass bei einer Temperaturerniedrigung am Heizwiderstand 20 ges und dem zusätzlichen Wechselstrom zu erreichen. - beispielsweise verursacht durch eine geringere Belastung der 55 Daneben ist es beispielsweise auch möglich, nach dem Waage und dadurch einen geringen Kompensationsgleich- Einschalten der Netzversorgung der Waage die Amplitude ström - die Amplitude des Wechselspannungsgenerators 17 des zusätzlichen Wechselstromes unabhängig von der Regelerhöht wird, bis über die vom zusätzlichen Wechselstrom ver- oder Stellvorrichtung 18 eine Zeitlang auf ihrem Maximalwert ursachte zusätzliche Stromwärme im Heizwiderstand 20 des- zu halten, um möglichst schnell die Betriebstemperatur zu er-sen Temperatur wieder auf den alten Wert, den Sollwert, ge- 60 reichen.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

646 787 2 PATENTANSPRÜCHE Hälften mit gleicher Windungszahl aufteilt, und dass der

1. Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Messwiderstand einerseits und die Reihenschaltung des Heiz-Kraftkompensation mit wenigstens einer Spule (9), die sich Widerstandes (20) und des Ausgangswiderstandes des Regelim Luftspalt eines ortsfesten Permanentmagnetsystems (2) be- Verstärkers (12) andererseits einen praktisch gleich grossen findet und über einen Lagensensor (11) und einen Regelver- 5 ohmschen Widerstand aufweisen.

stärker (12) mit einem von der Belastung der Waage abhängi- 11. Waage nach Anspruch 9 oder 10 mit einer zusätzlichen gen Kompensationsgleichstrom beaufschlagt wird, und einem Korrekturspule (29) im Permanentmagnetsystem, dadurch Messwiderstand ( 13), der von demselben Kompensations- gekennzeichnet, dass die zusätzliche Korrekturspule in zwei gleichstrom durchflössen wird und an dessen beiden Enden Teile (29a, 29b) aufgeteilt ist, die vom Kompensationsgleich-ein von der Belastung der Waage abhängiges Signal abgegrif- 10 ström in gleicher Richtung und vom zusätzlichen Wechselfen und einem Analog/Digital-Wandler (14) zugeführt wird, ström in entgegengesetzten Richtungen durchflössen werden, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungsmittel (17) vorgesehen sind, die durch die Spule (9) und den Messwiderstand (13)

zusätzlich zum Kompensationsgleichstrom einen Wechselstrom fliessen lassen, und dass eine Regel- oder Stellvorrich- 15 Die Erfindung betrifft eine Waage nach dem Prinzip der tung (18) vorgesehen ist, die die Amplitude des zusätzlichen elektromagnetischen Kraftkompensation mit wenigstens ei-Wechselstromes so verändert, dass die vom Kompensations- ner Spule, die sich im Luftspalt eines ortsfesten Permanentgleichstrom und vom zusätzlichen Wechselstrom in der Spule magnetsystems befindet und über einen Lagensensor und ei-(9) und im Messwiderstand (13) erzeugte Stromwärme wenig- nen Regelverstärker mit einem von der Belastung der Waage stens näherungsweise belastungsunabhängig ist. 20 abhängigen Kompensationsgleichstrom beaufschlagt wird,

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass und einem Messwiderstand, der von demselben Kompensa-die Regel- oder Stellvorrichtung ( 18) einen Heizwiderstand tionsgleichstrom durchflössen wird und an dessen beiden En-(20) und einen Temperaturfühler (21) in engem thermischen den ein von der Belastung der Waage abhängiges Signal abge-Kontakt umfasst, wobei der Heizwiderstand (20) in Reihe mit griffen und einem Analog/Digital-Wandler zugeführt wird, der Spule (9) und dem Messwiderstand (13) geschaltet ist und 25 Der belastungsabhängige Kompensationsgleichstrom ebenfalls vom Kompensationsgleichstrom und vom zusätz- führt bei diesen Waagen über die Stromwärme zu einer bela-lichen Wechselstrom durchflössen wird, und wobei der Tem- stungsabhängigen Temperaturerhöhung der Spule und des peraturfühler (21) über eine Regelschaltung (22 bis 25) die Messwiderstandes. Diese Temperaturänderungen bei wech-Amplitude des zusätzlichen Wechselstromes so steuert, dass selnder Belastung der Waage übertragen sich von der Spule das Ausgangssignal dieses Temperaturfühlers (21) praktisch 30 und dem Mess widerstand auf die anderen Teile der Waage, konstant bleibt. Besonders die Parallelführung für die Lastschale ist empfind-

3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass lieh gegen Temperaturänderungen. Ist beispielsweise die Parais Temperaturfühler (21) ein NTC-Widerstand eingesetzt ist. allelführung gemäss dem US Patent No. 4 062 416 aufgebaut,

4. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass so wird der eine Lenker, der näher an der Spule liegt, schneller die Regel- oder Stellvorrichtung (18) einen Glühfaden (26) 35 und stärker erwärmt als der andere Lenker. Dies führt zu me-und einen Strahlungssensor (27) umfasst, wobei der Glühfa- chanischen Spannungen innerhalb der Parallelführung und den (26) in Reihe mit der Spule (9) und dem Messwiderstand dadurch zu Nullpunktsänderungen der Waage. Die bela-(13) geschaltet ist und ebenfalls vom Kompensationsgleich- stungsabhängige Temperaturerhöhung im Messwiderstand ström und vom zusätzlichen Wechselstrom durchflössen führt über den zwar geringen, bei hochauflösenden Waagen wird, und wobei der Strahlungssensor (27) über eine Regel- 40 aber bemerkbaren Temperaturkoeffizienten des Messwiderschaltung (28,25) die Amplitude des zusätzlichen Wechsel- standes zu Empfindlichkeitsänderungen. Bei der Benutzung stromes so steuert, dass das Ausgangssignal des Strahlungs- der Waage folgen Pausen und Zeiten mit geringer Belastung sensors (27) möglichst konstant bleibt. und Zeiten mit hoher Belastung statistisch aufeinander, so

5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass sich sowohl verschiedene mittlere Temperaturen als auch die Regel- oder Stellvorrichtung (18) einen Mikroprozessor 45 verschiedene zeitliche und örtliche Temperaturgradienten ein-(15) und einen Digital/Analog-Wandler (30) umfasst, wobei stellen. Die dadurch verursachten Nullpunkts- und Empfind-der Mikroprozessor (15) aus dem Ausgangssignal des Ana- lichkeitsschwankungen begrenzen die sinnvolle Auflösung log/Digital-Wandlers (14) die notwendige Amplitude des zu- der Waage.

sätzlichen Wechselstromes errechnet und über den Digital/ Manche Waagen besitzen eine zusätzliche Korrekturspule

Analog-Wandler (30) als analoge Spannung ausgibt. _ so im Permanentmagnetsystem, die die Rückwirkung der Spule

6. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- auf das Permanentmagnetsystem aufheben soll, wie sie z.B. kennzeichnet, dass die Frequenz des zusätzlichen Wechsel- im US-Patent No. 2 780 101 beschrieben und in ihrer Funkstromes so gewählt ist, dass der zeitliche Ablauf des im Ana- tionsweise erläutert ist. Diese zusätzliche Korrekturspule wird log/Digital-Wandler (14) stattfindenden Analog/Digital- auch vom belastungsabhängigen Kompensationsgleichstrom Wandlungsvorganges in einer konstanten Phasenbeziehung 55 durchflössen und stellt eine weitere belastungsabhängige zum zusätzlichen Wechselstrom steht. Wärmequelle dar, die ebenfalls zu den geschilderten Tempe-

7. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass raturänderungen beiträgt.

die Frequenz des zusätzlichen Wechselstromes und die Ab- Um die geschilderten Nachteile zu verringern, ist bereits laufsteuerung des Analog/Digital-Wandlers (14) aus dersel- vorgeschlagen worden (US-PS 4 134 468), nahe der Spule ein ben Zeitbasis (33) hergeleitet sind. «o weiteres wärmeabgebendes Element anzuordnen, welches

8. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- elektrisch so geschaltet ist, dass die Summe beider Verlustlei-kennzeichnet, dass der zusätzliche Wechselstrom über einen stungen mindestens bei Null- und Vollast wenigstens angenä-Kondensator (19) eingekoppelt ist. _ hert konstant ist. Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch zum

9. Waage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass einen die veränderliche Verlustleistung im Messwiderstand der zusätzliche Wechselstrom über den Kondensator ( 19) an «s gar nicht, so dass dessen Fehlereinfluss voll erhalten bleibt, eine Anzapfung der Spule (9) eingekoppelt ist. Zum anderen ist auch bezüglich der Spule die Wirksamkeit

10. Waage nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch ge- nur teilweise gegeben:

kennzeichnet, dass die Anzapfung der Spule (9) diese in zwei Entweder ist das weitere wärmeabgebende Element aus

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serhalb des Luftspaltes des Permanentmagnetsystems in ge- Regel- oder Stellvorrichtung einen Glühfaden und einen ringem Abstand zur Spule angeordnet, so dass sich bei wech- Strahlungssensor, beispielsweise ein Photoelement oder einen selnden Lasten eine Verschiebung des Ortes der Wärmeerzeu- Phototransistor. Dabei wird der Glühfaden in Reihe mit der gung ergibt. Dies führt jedoch wieder zu ändernden Tempera- Spule und dem Messwiderstand geschaltet und sowohl vom turgradienten. Oder das weitere wärmeabgebende Element 5 Kompensationsgleichstrom, als auch vom zusätzlichen Wech-befindet sich als dünne Schicht innerhalb des Luftspaltes des selstrom durchflössen. Die im Glühfaden umgesetzte Strom-Permanentmagnetsystems. Dann führt aber gleiche Wärmeer- wärme bestimmt dessen Temperatur und wird durch den zeugung in der Spule bzw. im weiteren wärmeabgebenden Strahlungssensor optisch gemessen. Der Strahlungssensor Element zu unterschiedlichen Temperaturerhöhungen, eben- verändert wieder die Amplitude des zusätzlichen Wechselstroso ist die Erwärmungs- und Abkühlungszeitkonstante ver- i0 mes so, dass die im Glühfaden umgesetzte Stromwärme mögschieden. Auch in diesem Fall ändern sich also die Tempera- liehst konstant bleibt. Die Benutzung eines Glühfadens zu-turverhältnisse mit der Belastung. In einer dritten Alternative sammen mit einem Strahlungssensor hat gegenüber der Bekann das weitere wärmeabgebende Element in derselben nutzung eines fremdgeheizten NTC's den Vorteil, dass durch Grösse wie die Spule (und dadurch mit der gleichen spezifi- die höhere Temperatur des Glühfadens eine Änderung der sehen Wärmeentwicklung) innerhalb des Luftspaltes des Per- 15 Umgebungstemperatur weniger stark durchgreift, manentmagnetsystems gestaltet sein. In diesem Fall kann je- In einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die doch nur das halbe Luftspaltvolumen für die elektromagneti- Regel- oder Stellvorrichtung einen Mikroprozessor und einen sehe Kraftkompensation ausgenutzt werden, so dass bei vor- Digital/Analog-Wandler. Der im allgemeinen bereits in der gegebenem Permanentmagnetsystem und bei vorgegebener Waage vorhandene Mikroprozessor erhält vom Analog/Digi-Tragkraft die Wärmeerzeugung in der Spule doppelt so hoch 20 tal-Wandler die Information über die Grösse des Kompensa-ist, womit die thermischen Fehler noch stärker in Erschei- tionsgleichstromes und errechnet daraus die Belastung der nung treten. Waage und in dieser Ausgestaltung ausserdem die für kon-Weiter ist bereits vorgeschlagen worden (DE-PS stante Stromwärme notwendige Amplitude des zusätzlichen 2 722 093), durch Spule und Messwiderstand abwechselnd ei- Wechselstromes. Dieser Wert wird vom Mikroprozessor als nen Strom in positiver und negativer Richtung fliessen zu las- 25 Digitalzahl ausgegeben und in einem nachgeschalteten Digi-sen, wobei die relative Einschaltdauer der beiden Richtungen tal/Analog-Wandlcr in eine analoge Spannung gewandelt, die belastungsabhängig gesteuert wird. Durch dieses Verfahren die Amplitude des zusätzlichen Wechselstromes festlegt.

wird zwar eine belastungsunabhängige Wärmeentwicklung in Damit der zusätzliche Wechselstrom die Genauigkeit des der Spule und im Messwiderstand erreicht, die schaltungs- Analog/Digital-Wandlers nicht beeinflusst, wird vorteilhaf-mässige Realisierung ist aber aufwendig, da zwei Spannungs- 30 terweise die Frequenz des zusätzlichen Wechselstromes so ge-quellen verschiedener Polarität benötigt werden und da die wählt, dass der zeitliche Ablauf des im Analog/Digital-Wand-Induktivität der Spule beim Umschalten der Stromrichtung 1er stattfindenden Analog/Digital-Wandlungsvorganges in ei-grosse Spannungsspitzen entstehen lässt. ner konstanten Phasenbeziehung zum zusätzlichen Wechsel-Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Waage anzuge- ström steht. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass die ben, bei der mit einfachen Mitteln eine Belastungsunabhän- 35 Frequenz des zusätzlichen Wechselstromes und die Ablauf-gigkeit der Wärmeentwicklung in der Spule und im Messwi- Steuerung des Analog/Digital Wandlers aus derselben Zeitbaderstand erreicht wird. Weiter ist es bei Waagen mit einer zu- sis hergeleitet werden.

sätzlichen Korrekturspule erwünscht, auch in dieser Korrek- Die Einkopplung des zusätzlichen Wechselstromes erfolgt turspule die Belastungsunabhängigkeit der Wärmeentwick- zweckmässig über einen Kondensator, der zusammen mit der lung zu erreichen. 40 Spule einen Reihenschwingkreis bildet, dessen Resonanzfre-

Die Lösung dieser Aufgabe bei einer Waage nach dem quenz vorteilhafterweise wenigstens näherungsweise gleich

Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation und der der Frequenz des zusätzlichen Wechselstromes ist. Dadurch im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Spezifizie- ist die zur Erzeugung des zusätzlichen Wechselstromes not-

rung ist dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungsmittel vor- wendige Wechselspannung besonders klein.

gesehen sind, die durch die Spule und den Messwiderstand zu- 45 Eine weitere Verringerung der notwendigen Wechselspan-sätzlich zum Kompensationsgleichstrom einen Wechselstrom nung ergibt sich, wenn die Spule eine Anzapfung besitzt, die fliessen lassen, und dass eine Regel- oder Stellvorrichtung über den Kondensator mit dem Ausgang der Wechselspan-vorgesehen ist, die die Amplitude des zusätzlichen Wechsel- nungsquelle verbunden ist. Der zusätzliche Wechselstrom stromes so verändert, dass die vom Kompensationsgleich- fliesst dann in beiden Spulenhälften in entgegengesetzter ström und vom zusätzlichen Wechselstrom in der Spule und 50 Richtung einmal über den Messwiderstand und zum anderen im Messwiderstand erzeugte Stromwärme praktisch bela- über den Heizwiderstand bzw. den Glühfaden und den Aus-stungsunabhängig ist. gangswiderstand des Regelverstärkers ab. Haben beide Spu-In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die lenhälften gleiche Windungszahl und ist der ohmische WiderRegel- oder Stellvorrichtung einen Heizwiderstand und einen stand des Messwiderstandes und des Heizwiderstandes bzw. Temperaturfühler in engem thermischen Kontakt, beispiels- 55 des Glühfadens (bei niederomigem Ausgangswiderstand des weise in Form eines handelsüblichen fremdgeheizten NTC- Regelverstärkers) gleich, so teilt sich der zusätzliche Wechsel-Widerstandes. Dabei wird der Heizwiderstand in Reihe mit ström im Verhältnis 1:1 auf, so dass einmal die Heizwirkung der Spule und dem Messwiderstand geschaltet und sowohl in beiden Zweigen gleich ist und zum anderen die Induktivität vom Kompensationsgleichstrom als auch vom zusätzlichen der Spule unwirksam ist.

Wechselstrom durchflössen. Der Temperaturfühler liefert das 60 Besitzt die Waage eine zusätzliche Korrekturspule im Per-

Eingangssignal einer Regelschaltung, die die Amplitude des manentmagnetsystem, so ist es selbstverständlich zweckmäs-

zusätzlichen Wechselstromes so verändert, dass die im Heiz- sig, auch die Korrekturspule in zwei Teile aufzuteilen, die widerstand umgesetzte Stromwärme und damit die Tempera- vom Kompensationsgleichstrom in gleicher Richtung und tur des Temperaturfühlers und damit auch dessen Ausgangs- vom zusätzlichen Wechselstrom in entgegengesetzten Rich-

signal möglichst konstant bleibt. Damit ist automatisch auch 65 tungen durchflössen werden. Dann ist die Induktivität der die in der Spule und im Messwiderstand umgesetzte Strom- Korrekturspule für den zusätzlichen Wechselstrom unwirk-

wärme konstant. sam und trotzdem ist auch in der Korrekturspule eine bela-

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die stungsunabhängige Wärmeerzeugung erreicht.

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Die erfindungsgemässe Waage hat damit den Vorteil, dass die Stromwärme unabhängig von der Belastung in gleicher Grösse und an gleicher Stelle anfallt. Wechselnde Temperaturgradienten an der Spule und am Messwiderstand treten also nicht auf. Darüber hinaus werden keine Umschaltvorgänge benötigt, so dass auch keine Spannungsspitzen an der Spule auftreten können. Ausserdem können die Schaltungsmittel und die Regel- oder Stellvorrichtung leicht nachträglich in bestehende Schaltungen eingebaut werden, da der normalerweise vorhandene analoge Gleichstrom-Regelkreis voll erhalten bleibt.