CN1254830A - 具有等待工作状态的电子天平 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子天平,它具有由变压器(6)和后接的具有充电电容器的整流器组成的电网供电的电源,具有在变压器和电网连接器(10)之间的电网开关,并且具有至少两个工作状态,在正常工作状态下所有电子元件被供电,在等待工作状态下主要的发热元件被接通,而易老化元件和指示器被关断,电网开关是一个电子可控的开关,存在一个分立的,与电网供电的电源无关的电源,它至少给时钟单元供电。

Description

具有等待工作状态的电子天平
本发明涉及一个具有电网供电的电源的电子天平，电源由一个变压器和一个带有充电电容器的后接整流器组成，并具有变压器和电网连线之间的电网开关以及至少两个工作状态，在正常工作状态下所有电子元件被供电，在等待工作状态下主要产生热的元件被接通，而易老化的元件和显示器被关断。
这种方式的天平已由例如DE 2922848C2公开。等待工作状态在其中用来在易老化的元件和显示器被关断时近似地维持在正常工作状态下所调节的天平中的温度分布。这是为了在由等待工作状态切换到正常工作状态后天平立即能以满精度工作并且不因为天平内明显不同的温度分布而产生误差。这种技术方案的缺点在于等待工作状态下的能耗，它虽然不高，然而由于天平通常工作在等待工作状态的时间持续期长，累计值是可观的。
本发明的目的在于降低本说明书开始处所述方式电子天平的能耗。
上述任务通过本发明的技术方案完成：电网开关是一个电子开关，存在一个分立的与电网供电的电源无关的电源，它至少给一个时钟单元供电，除了正常工作状态和等待工作状态以外还有另一个工作状态(睡眠方式)，在此状态下电网开关被断开，而且在预定时间行程之后或者到达预定的时钟单元的时钟时间时结束此另一个工作状态并且切换到正常工作状态或等待工作状态。
在睡眠方式期间天平的一般电路完全与电网脱离并通过所述分立的电源仅保持以时钟单元为形式的“最小电路”工作，这样在预定时间行程之后或到达预定时钟时间时正常电网供电的电源可重新自行开启。本发明利用了以下事实：大多数电子天平是以固定的时间节奏工作的。在天平通常开始工作前例如1.5小时结束睡眠方式并切换到例如等待工作状态足够使得天平在工作开始时达到其热平衡状态并达到其满精度。分立的电源可有优点地由可充电的贮能器(可充电电池或高容量电容器)或由具有充电电容器的整流电路组成，整流电路通过两个电容器直接连接到电网插座的两个极上。
本发明给出了更具优点的方案和优化。
下面借助于示意图说明本发明。附图中
图1是第一个方案中天平的方框图，以及
图2是第二个方案中天平的方框图。
图1中的电子天平由一个称重系统1，一个数字信号处理单元2，它通常包含一个微处理器作为核心单元，以及一个带有背景光源(图中用白炽灯4表示)的指示器3组成。天平的电源由一个电网部分5实现，该单元由一个变压器6，一个后接的整流器7和一个充电电容器8组成。充电电容器8可后接一个常用的用于稳压的电路(图中未示出)。电网部分(电源)5通过电网开关9和插头触点(电网连接器)10与交流电网连接。天平还具有一个开关11，它在正常工作状态(如图所示)下给指示器3和背景光源(白炽灯)4(以及可能存在的图3中未示出的其它易老化元件)供电。在等待工作状态下开关11通过导线12被数字信号处理单元2切换，断开指示器3和背景光源4等的供电并给一个替用耗能器13供电，它精确地产生与断开的耗能器相同的热量，然而它不老化。这样在等待工作状态下在天平内部保持热平衡。天平操作者通过例如标有“开/关”的按钮14使天平从正常工作状态切换到等待工作状态或者反过来，按钮14通过连接线15与数字信号处理单元2连接。电网开关9不仅在正常工作状态，而且在等待工作状态下也保持接通。至此所说明的天平部分及其功能是众所周知的，因此上面仅简要作了说明。
本发明的天平还另有一个分立的，以可充电贮能器20为形式的电源，在图1中它是可重复充电的电池，然而它也可以是一个高容量的电容。贮能器20通过充电电路(在图1中简单地表示或二极管)不仅在正常工作状态，而且在等待工作状态下也被充电或维持充电。此分立的贮能器20给一个时钟单元22供电，时钟单元不仅应理解为一个存贮时钟时间并持续更新时钟时间的单元，而且还可理解为一个类似于跑表的单元，它可将一个预置的时间间隔倒计时至零。时钟单元22可通过导线23与数字信号处理单元2交换数据，例如数字信号处理单元2可以存入一个“闹钟时间”到时钟单元中，或者存入一个时间间隔，在走过这个时间间隔后应该产生一个“到时脉冲”。一旦数字信号处理单元2将时钟时间或一个至到时脉冲的时间间隔存入时钟单元22，时钟单元22立即通过导线24给电网开关9一个关断脉冲，这样除时钟单元22以外的全部电路不再有供电。这个称为睡眠方式的新的工作状态保持到预置的时间间隔被走过或达到了预置的时钟时间，这时时钟单元22给导线24一个脉冲并且重新接通电网开关9。这样数字信号处理单元2重又得到了供电并开始工作。其中数字信号处理单元2最好如此编程，使它在接通电源后进入等待工作状态。根据以上所说明的功能方式，电网开关9最好是一个双稳态开关，它由一个电流/电压脉冲转换到其另一个开关状态，并且无需供给能量就能保持这个开关状态。
贮能器20的容量最好如此确定：时钟单元22能够工作约24小时而无需补充充电。这样对于每天至少被使用一次的所有天平都能保证时钟单元22工作到第二天。
天平操作者可将所希望的接通时间预置在例如一个菜单中。在每天有相同的工作时间时操作者编入一个时间点，它在工作开始前1...2小时。到这个时间点时天平从上述睡眠方式转换到等待工作状态，并且在1...2小时内在天平中调节热平衡。天平可在工作开始时转换到正常工作状态并且立即提供其满精度。
代替通过菜单输入转换时间点的方法，也可以在数字信号处理单元中设置一个检测器，它识别天平的休息期间和工作期间并且存贮它们的时间顺序。从这些存贮的数据可以外推出将来的休息期间和工作期间，然后数字信号处理单元2规定在外推出的工作开始点之间1...2小时为由睡眠方式转换为等待工作状态的时间点。以这种方式自动地响应逐渐变化的工作时间是可能的。
分立的贮能器20的充电电路21合乎目的地如此设计：贮能器在大约2小时后被重新充满电。用以达到天平中热平衡的1...2小时的提前时间与正常工作状态的最小时间一起足以保证贮能器20充满电。
不同工作状态之间的转换除了上述自动从睡眠方式转换到等待工作状态以外由天平操作者借助于按钮14实现：在每次正常地短时间操作按钮14时天平在正常工作状态和等待工作状态之间转换。如果长时间按动按钮14，则数字信号处理单元2如此应答此命令：例如指示器3中的时钟符号24短期发亮或者显示所存贮的“闹钟时间”，并且然后转换到睡眠方式。如果在数字信号处理单元2中已存贮了由睡眠方式自动转换到等待工作状态的时间点，数字信号处理单元2也可以使天平脱离睡眠方式，如果需要天平更长时间-例如一个小时-处于等待工作状态的话。
如果天平处于睡眠方式下则数字信号处理单元2不响应按钮4的操作；为使手动方式将天平从睡眠方式转换到正常工作方式成为可能，按钮14被通过导线25也连接到时钟单元22。在睡眠方式期间操作按钮14导至时钟单元22给出一个脉冲到导线24上并从而将天平转换到等待工作状态。天平中未达到热平衡将合乎目的地通过例如曾经提到的指示器3中的时钟符号26的闪光来通知操作者。在大约1小时后达到热平衡后熄灭这个告警指示。热平衡的调节可以如此优化地加速：在开始时作为替用耗能器13的补充，另一个替用耗能器被接通，或者不仅耗能器13而且指示器3和背景光源4也被接通。
通过长时间按住按键14来转换到睡眠方式也可以用来存贮重新接通时间：只要按住按钮14，就在指示器3上出现一个时间指示，它例如从实时的时钟开始以步进的方式被预置。当达到所希望的重新接通时间时操作者松开按钮14，这个时间就作为重新接通时间被存贮。同样这也可用于存贮至重新接通的时间间隔。
时钟单元22最好附加含有一个电压监测电路：它监测在睡眠方式下贮能器20的电压并且当贮能器20的电压下降到规定的门限值以下时给出一个脉冲到导线24上。这样电网开关9被接通并且贮能器20又被充电。在预置的时间-贮能器20的充电时间-之后时钟单元22又给出一个脉冲到导线24上并从而再关断电网开关9，如果在此期间设置的重新接通时间还没有到达的话。在天平长期脱离电网时电压监测电路也用于在刚刚接上电网后天平重又处于等待工作状态：如果天平在睡眠方式下与电网脱离，则天平保留在睡眠方式直至电压监测电路检测出贮能器20的电压降到规定的门限值之下并接通电网开关9。这虽不导至贮能器20充电，但是用来在重新接上电网时电网开关9被接通并且天平通过正常电源5供电工作。因为电压监测电路仅在睡眠方式下工作，在等待工作状态或正常工作状态下脱离电网并且贮能器20上电压下降时没有转换脉冲给电网开关9并且它保持接通状态。
另一个优化方案中时钟单元22含有一个无线时钟接收机，这样内部时钟时间总是精确的并自动进行夏季时/冬季时变换。
如果数字信号处理单元2含有一个微处理器，其电流消耗足够小，当然时钟单元22可以是此微处理器的组成部分，并且在睡眠方式期间整个微处理器处于等待状态。虽然在睡眠方式期间相对于等待状态有更小的能耗，因为这时数字信号处理单元2和称重系统1的电子元件，替用耗能器13和电网部分5不消耗能量。
总之通过本发明的电路及通过引入睡眠方式作为另一个工作状态实现了能耗的明显减小：现有技术中不仅在正常工作状态而且由于替用耗能器在等待工作状态下也必需的总能耗在本发明中仅在正常工作状态和在其之前的约1...2小时加热时间期间是必需的。在其它时间几乎所有耗能器-包括变压器和电网部分在内-被关断从而不消耗电网能量。人工可接通性仅通过时钟单元22的运行来维持，它也用于在预置时间到等待工作状态的转换。该时钟单元由一个分立的可充电贮能器供电工作。此贮能器必须在正常工作状态和等待工作状态期间充电，这样时钟单元22的能耗从交流电网获取。然而在睡眠方式期间完全停止了变压器，电网部份的能量消耗。
图2示出天平的第二个实施方案的方框图。元件1...15和22...26与图1中相应的元件相同因而不再说明。图2中具有一个分离的充电电容器30的整流电路31用作分立的，与正常电源5无关的电源，它通过两个电容器32直接连接到电网连接器10。这两个电容器32用于将电路的地电位与电网供电的电位分开。在充电电容器后面可以有一个稳压电路，如果时钟单元22需要的话，在图2中为清楚起见没有画出它。
这个无变压器的原始电路虽然没有高的效率，然而由于时钟单元22需要的电流非常小，在1毫安以下，所以这个电路的损耗小于电网部分5的损耗，电网部分5是为明显更高的额定功率设计的。用于切换电网开关9所需的短时间的大的电流通过充电电容器30的存贮能力而获得。除此之外这个电路的工作方式相同于已经说明的图1电路的工作方式。这个电路的功耗在睡眠方式下不完全为零，然而在相应时钟单元22的技术水平下它很小并明显低于等待工作状态下的功率。

Claims (12)

1.电子天平，它具有一个由一个变压器(6)和一个后接的具有充电电容器(8)的整流器(7)组成的电网供电的电源(5)，具有一个在变压器(6)和电网连接器(10)之间的电网开关(9)，并且具有至少两个工作状态，在正常工作状态下所有电子元件被供电，在等待工作状态下主要的发热元件被接通，而易老化元件和指示器(3)被关断，其特征在于，电网开关(9)是一个电子可控的开关，存在一个分立的，与电网供电的电源(5)无关的电源(20，30)，它至少给一个时钟单元(22)供电，除了正常工作状态和等待工作状态之外还存在另一个工作状态(睡眠方式)，在此状态下电网开关(9)被关断，以及在一个预置的时间间隔之后或者到达一个预置的时钟时间时，时钟单元(22)自动终止此另一个工作状态并转换到正常工作状态或等待工作状态。
2.如权利要求1所述的电子天平，其特征在于，分立的电源是一个可充电的贮能器(20)。
3.如权利要求2所述的电子天平，其特征在于，可充电贮能器(20)是一个高容量电容器。
4.如权利要求2所述的电子天平，其特征在于，可充电贮能器(20)是一个可充电电池。
5.如权利要求2至4中任一项所述的电子天平，其特征在于，可充电贮能器(20)不仅在正常工作状态期间，而且在等待工作状态期间也被电网供电的电源(5)充电。
6.如权利要求2至5中任一项所述的电子天平，其特征在于，分立的贮能器(20)还给一个电压监测电路供电，它监测可充电贮能器(20)的充电状态，而且另一个工作状态至少一直中断到贮能器(20)又被充足电。
7.如权利要求1所述的电子天平，其特征在于，分立的电源由一个具有充电电容器(30)的整流电路(31)构成，它通过两个电容器(32)连接到电网连接器(10)的两个极上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电子天平，其特征在于，电网开关(9)是一个双稳态开关。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电子天平，其特征在于，时钟单元(22)含一个无线时钟接收机。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电子天平，其特征在于，时钟单元(22)是一个微处理器的一部分。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电子天平，其特征在于，自动终止另一个工作状态的时钟时间可通过菜单预置。
12.如权利要求1至11中任一项所述的电子天平，其特征在于，在一个数字信号处理单元(2)内有一个检测器，它识别天平的休息期，而且存在存贮休息期和工作期的时间持续期的存贮装置，存在由存贮的休息期和工作期外推出将来的休息期和工作期的计算程序，以及在希望的工作期开始之前自动终止另一个工作状态并转换到等待工作状态。
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