DE102016117539B4 - Waage mit einer Wägeplattform - Google Patents

Abstract

Waage umfassend eine Wägeplattform (1) zur Aufnahme von zu messenden Gewichten sowie mindestens eine Messzelle (6) zur Ermittlung der Gewichtskraft (FG) der zu messenden Gewichte, wobei die Waage eine Erstanzeige (25) aufweist, wobei die Wägeplattform (1) eine elektronische Funkschnittstelle (24) zum bidirektionalen Übertragen (Senden und/oder Empfangen) von Daten zwischen der Wägeplattform (1) und der Erstanzeige (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über zwei getrennte Kanäle zwischen der Wägeplattform (1) und der Erstanzeige (25) bidirektional übertragen werden, wobei über den ersten Kanal lediglich Wägeinformationen wie Wägeergebnis, Brutto- oder Nettogewicht, Tara und Nullsetzen übertragen werden und über den zweiten Kanal lediglich Applikationsdaten übertragen werden.

Description

• GEBIET DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Waage umfassend eine Wägeplattform und mindestens eine Messzelle, wobei die Waage aufgrund einer integralen Anordnung der mindestens einen Messzelle in der Wägeplattform eine flache Bauweise mit einem hermetisch abgedichteten Bereich aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine Waage, die mittels Signalübertragungstechnik per Funkverbindung in Echtzeit sowohl Gewichtswerte, als auch Bedienaktionen bidirektional überträgt.
• TECHNISCHER HINTERGRUND
• Aus dem Stand der Technik sind bereits viele Wägeplattformen bekannt. Solche Wägeplattformen bestehen immer aus einer Plattform sowie aus mindestens einer Messzelle. Die Messzelle ist meistens aus einem oder mehreren Dehnungsmessstreifen (DMS) zusammengesetzt. Diese DMS werden dann an Schlüsselstellen angebracht, die durch Auflegen einer Masse eine gewisse elastische Verformung innerhalb der Messzelle erfahren. Da der Widerstand belasteter DMS ein anderer ist als in unbelasteten DMS, können daraus mittels eines Algorithmus Rückschlüsse auf das Gewicht der aufgelegten Masse gemacht werden. Wird nun auf einer Waage oder einer Wägeplattform ein Objekt gewogen, so erfahren bestimmte DMS an den Schlüsselstellen eine elastische Verformung in Form einer Dehnung oder Stauchung, während andere DMS an unbelasteten Stellen keine oder eine geringere Verformung erfahren. Somit lässt sich durch Vergleich der geänderten Widerstände der DMS das Gewicht des zu messenden Objekts ermitteln. In der Regel sind zwei oder vorzugsweise vier DMS zu einer Wheatstone'sche Widerstands-Messbrücke verschaltet.
• Dies wird so in der Offenlegungsschrift US 2002 / 0 000 338 A1 offenbart. Diese zeigt eine elektronische Plattformwaage, bei der ein Sensormittel über dem flexiblen Bereich angeordnet ist, das sich unter Last verändert und somit Rückschlüsse auf den Gewichtswert gibt.
• Die US 6 797 894 B2 offenbart eine Körperwaage, die aus einem polymeren, dekorativen Material gebildet ist, das ausreichend steif ist, so dass es relativ dünn hergestellt werden kann und sich dennoch unter Last nicht wesentlich durchbiegt. Zu diesem Zweck enthält die Körperwaage ein fasergefülltes, wärmehärtendes Polyester-Polymermaterial, das extrem niedrige Schrumpfungsraten aufweist, so dass das äußere Muster und die Form der Waage nicht durch die Bildung sehr dünner Querschnitte neben dicken Querschnitten beeinträchtigt werden. Diese Eigenschaft ermöglicht die Herstellung von Waagen mit integrierten Aussparungen zur Aufnahme von Dehnungsmessstreifen.
• US 4 800 973 A offenbart eine tragbare elektronische Waage von minimaler Dicke und Gewicht, die geeignet ist, das Gewicht eines Individuums oder Objektes zu messen, wobei die Waage leicht in einem Beutel getragen, in einem Schrank gelagert oder an einer Wand aufgehängt werden kann. Die Waage umfasst eine einzige tragende Verbundplatte aus Verbundwerkstoff, wobei die ihr zugrundeliegende Festigkeit auf ihre obere und untere Oberfläche gerichtet ist, und umfasst ferner eine zentrale Kernplatte, die eine Anzahl von kleinen Hohlräumen für elektronische Bauteile enthält. Eine Vielzahl von flachen Stützfüßen üben eine Kraft von unten auf eine Vielzahl von mechanisch verformbaren Elementen aus, die starr in der Verbundplatte eingebettet sind, wobei diese Kraft durch elektronische Wandler, wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen, in elektrische Signale übersetzt und gemessen wird. Diese Signale werden in einer Wheatstone-Brücken-Konfiguration summiert, verstärkt und elektronisch in eine digitale Anzeige des Gewichts umgewandelt. Die elektronische Schaltungsanordnung passt in die Verbundplatte und verbraucht bei der Verwendung sehr geringe Strommengen, so dass die Notwendigkeit einer dicken Batterie eliminiert wird.
• Die DE 10 2014 110 893 B4 offenbart ein Verfahren zum Bedienen eines Datenverarbeitungsgerätes bei dem auf dem Datenverarbeitungsgerät ein Anwenderprogramm aufrufbar ist und anschließend abläuft. Dabei wird eine Datenverbindung zwischen dem Datenverarbeitungsgerät und einem, über eine Gerätesteuerung bedienbaren und eine Schnittstelle zur Kopplung mit dem Datenverarbeitungsgerät aufweisenden Haushaltsgerät hergestellt, so dass Daten zwischen Haushaltsgerät und Datenverarbeitungsgerät zumindest unidirektional in Richtung des Datenverarbeitungsgerätes übertragbar sind.
• DE 10 2012 205 669 A1 offenbart eine Wägeeinrichtung, die ein Wägeelement aufweist, das zur Erzeugung eines Wägesignals entsprechend einem bestimmbaren Gewicht vorgesehen ist. Zur Bestimmung eines Gesamtgewichtswertes des Wägesignals unter Verwendung des einen Wägeelements ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen. Das Cradle-Element ist mit dem Sender gekoppelt, so dass das Wägesignal drahtlos vom Sender zur Auswerteeinrichtung übertragen wird. Übertragungstechniken wie beispielsweise Bluetooth und ZigBee werden vom Sender verwendet.
• DE 20 2010 010 111 U1 offenbart ein Kraftmessmodul für eine modulare Kraftmessvorrichtung, insbesondere Waage, mit einer Kraftmesszelle, mittels welcher ein zur einer auf das Kraftmessmodul einwirkenden Kraft korrespondierendes, analoges Kraftmesssignal erzeugbar ist. Die Kraftmesszelle umfasst ferner ein erstes Anschlusselement, welches einerseits mit der Kraftmesszelle verbunden ist, um das analoge Kraftmesssignal zu empfangen, und welches andererseits mit einer Verbindungseinheit oder einer Verarbeitungseinheit oder einer Anzeigeeinheit verbindbar ist, um das analoge Kraftmesssignal an diese weiterzuleiten. Das Kraftmessmodul weist eine Diagnoseeinheit auf, welche der Erfassung und/oder Überwachung eines Zustands des Kraftmessmoduls und der Erzeugung eines zu deren Zustand korrespondierenden Diagnosesignals dient. Das Kraftmessmodul weist ein zweites Anschlusselement auf, welches einerseits mit der Diagnoseeinheit verbunden ist und andererseits mit der Verbindungseinheit oder der Verarbeitungseinheit oder der Anzeigeeinheit.
• DE 10 2006 040 889 A1 offenbart eine Waage, die über eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung von abzuwägenden Gütern verfügt. Die Waage erkennt die Waage, vorzugsweise automatisch. Die Erkennungseinrichtung verfügt über einen Leser zum Empfangen der Information von Barcodes und / oder Funkfrequenz-Identifikationsgeräten oder RFID-Technologien.
• DE 20 2015 104 676 U1 offenbart eine Küchenwaage mit einer Tragplatte, einem die Tragplatte stützenden Unterbau und mit einer oder mehreren Wägezellen, die durch eine auf der Tragplatte liegende Last deformiert werden. Die Küchenwaage umfasst ferner eine Elektronik, die aus dem Grad der Deformation der Wägezellen das Gewicht der Last zu berechnen vermag, sowie eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des ermittelten Gewichtes und ein Batteriefach zur Aufnahme einer die Elektronik mit Strom versorgenden Spannungsquelle. Die Küchenwaage ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als offene Küchenwaage ausgebildet ist, wobei zwischen der Tragplatte und dem Unterbau ein fugenartiger Spalt vorgesehen ist, durch den Wasser und/oder Feuchtigkeit in die Küchenwaage eindringen kann und aus der Küchenwaage gelangen kann. Ferner ist die Küchenwaage dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wägezelle, bzw. die mehreren Wägezellen, zumindest einen Dehnungsmessstreifen aufweist, bzw. aufweisen, der zumindest partiell mit einer Parylene-Beschichtung versehen ist.
• US 2011 / 0 155 476 A1 offenbart eine hermetisch abgedichtete Wägezelle für den Einsatz in einer Waage. Eine Wägezelle der vorliegenden Erfindung kann eine Lastaufnahmeplatte und eine Bodenplatte umfassen, zwischen denen eine Stützrippenstruktur angeordnet ist, die vorzugsweise eine Vielzahl von Umfangselementen aufweist, die abgedichtete aufrechte Seiten der Wägezelle bilden. Die Stützrippenstruktur, die Lastaufnahmeplatte und die Bodenplatte wirken zusammen, um eine im Wesentlichen starre und hermetisch abgedichtete Sandwichstruktur zu bilden. Die Lastaufnahmeplatte kann durch eine Umfangsschweißung oder eine andere Klebetechnik mit der Stützrippenstruktur verbunden werden, die es ermöglicht, dass das Verbindungsmaterial anschließend geformt wird, um einen sanften Übergang zwischen der Lastaufnahmeplatte und den Umfangselementen der Wägezelle zu bilden.
• WO 1997 / 017 597 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung von Gewichten, wobei die Vorrichtung eine Grundstruktur unterhalb einer Wägeplatte und eine dazwischen angeordnete Sensoranordnung aufweist. Nach entsprechender Umwandlung werden die von der Sensoranordnung gelieferten Messsignale einer Anzeige zur Verfügung gestellt. Zwischen der Grundstruktur und der Wägeplatte ist ein Druckübertragungsmedium angeordnet, das hermetisch abgedichtet ist. Die Sensoranordnung umfasst einen, gegebenenfalls piezoresistiven Drucksensor, wobei mindestens der Drucksensor innerhalb des Druckübertragungsmediums angeordnet ist.
• Ferner sind aus dem Stand der Technik Wägeplattformen bekannt, die mittels Signalverbindung den Gewichtswert einer gewogenen Last kabellos über eine Signalverbindung an eine Anzeigeeinheit übertragen.
• So beansprucht die DE 101 05 535 A1 eine Wägevorrichtung, bestehend aus mehreren Funktionseinheiten, von denen jeweils zwei miteinander gekoppelt sind, und von denen mindestens eine die Wägeplattform darstellt. Die beiden Funktionseinheiten sind jedoch räumlich voneinander getrennt und die Signalverbindung ist somit drahtlos ausgeführt.
• Gerade in der heutigen Wägetechnologie ist immer mehr die Vernetzung der Wägeplattformen mit den Anwendern gefragt. Zeitgleich soll gewährleistet werden, dass die Bedienbarkeit der Wägeplattformen einfach und vor allem sicher zu handhaben ist und die Wägeplattformen immer noch die heutigen Standards erfüllen, was die Genauigkeit und Kompaktheit betrifft. Heute übliche Wägeplattformen erfüllen diese Anforderungen in Kombination nur unzureichend.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Bedienung, sowie eine sichere und effiziente Übertragung von Gewichtswerten von der Wägeplattform zur Anzeigeeinheit zu gewährleisten und darüber hinaus eine Waage bereitzustellen, die eine kompakte und hermetisch dichte Bauweise aufweist.
• Die Aufgabe wird durch eine Waage mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.
• Das Wägeergebnis wird über ein Wireless Local Area Network (WLAN) an ein Erstanzeigegerät übertragen. Dabei ist es auch möglich, das Wägeergebnis an weitere Geräte, wie beispielsweise Smartphone, Computer oder Tablet per WLAN zu übertragen. In der Wägeplattform ist ein WLAN Modul eingebaut. Die Plattform erstellt selbst das WLAN- bzw. Wifi-Netzwerk und bietet somit eine Funkschnittstelle an zur Übertragung von Signalen. Insbesondere ist die Übertragung in zwei Websockets aufgeteilt. Der erste Websocket wird dazu verwendet, ein Wägeergebnis permanent an das Erstanzeigegerät, das im Folgenden auch Indikator genannt wird, zu übertragen. Dieser erste Websocket überträgt zwischen der Wägeplattform und dem Indikator lediglich Daten betreffend des gemessenen Gewichtswerts, des Brutto- oder Nettogewichts, oder aber die Tarierfunktion und zwar bidirektional d.h. in beide Richtungen von der Wägeplattform zu dem Indikator und umgekehrt.
• Der zweite Websocket dient der Benutzer-Schnittstelle und überträgt von der Wägeplattform zu dem Indikator sowie auch in umgekehrte Richtung bidirektional relevante Daten wie beispielsweise das Material, das gewogen wird, oder aber auftragsorientierte Daten, wie beispielsweise von den Benutzern abzuarbeitende Aufträge, und ermöglicht somit, Bedienaktionen am Indikator auszuwählen. Durch diese Entkopplung dieser beiden Informationen ist es möglich, dass die Wägeergebnisse und die Bedienaktionen parallel in Echtzeit dargestellt und übertragen werden. Ferner können somit zahlreiche Tasten oder eine große Bedienoberfläche, etwa in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms an der Wägeplattform entfallen.
• Vorteilhaft wird eine hermetisch abgeschlossene Waage bereitgestellt, die eine Wägeplattform aufweist, deren mindestens eine Messzelle mit DMS ausgestattet ist. Die Waage kann über ein elektronisches Board im Inneren der Wägeplattform verfügen, welches über einen Analog/Digitalwandler eine Verbindung mit der Messzelle bereitstellt und gleichzeitig auch noch über mehrere Verbindungen zu anderen Komponenten verfügt, die es ermöglichen, das gewogene Gewicht auf einer Erstanzeige und/oder weiteren Anzeigen visuell sichtbar zu machen.
• Die in der Messzelle verwendeten DMS-Widerstandsstrukturen können vorteilhaft auf eine direkt auf die Messzelle aufgebrachte elektrische Isolationsschicht oder auf eine separate, später mit der Messzelle verbundene elektrisch isolierende Trägerfolie, die etwa mit der Messzelle verklebt wird, gesputtert sein. Unter Sputtern versteht man unter anderem ein feinvakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, bei dem viele Materialien, insbesondere Metalle in einer definierten Schichtdicke im Nanometer- bis Mikrometerbereich -abgeschieden werden können. Dabei können bei den DMS Strukturen aus Chrom-Nickel (CrNi) auf Aluminiumoxid (AL₂O₃) gesputtert sein. Im Falle der Verwendung von Trägerfolien des DMS kann Konstantan verwendet werden. Es wäre auch denkbar, andere Folien bei gesputterten DMS zu verwenden, oder auch ein gesputterter DMS, der sich anders zusammensetzt. Die Widerstandsschicht des DMS kann im Falle der Verwendung von Trägerfolien auch durch andere Verfahren vollflächig auf die Trägerfolie aufgebracht und anschließend partiell maskiert geätzt werden. Die Maskierung kann dabei beispielsweise durch einen fotolithografisch belichteten und entwickelten Fotolack bereitgestellt werden.
• Vorteilhaft können die DMS auf der Messzelle auf einer vergleichsweise dünnen Metallmembran angeordnet sein, die sich bei Belastung durch ein zu wiegendes Objekt reversibel verformt. Dabei werden auch die DMS verformt. Durch die Verformung der DMS ändert sich der elektrische Widerstand der DMS. Somit lässt sich aus der Verformung der DMS (bspw. mittels Algorithmen) das Gewicht ermitteln.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Waage neben der Wägeplattform vorteilhaft mindestens drei, oder auch vorteilhaft vier gekapselte Messzellen, wobei jede Messzelle mit einem Fuß verbunden ist, um die Gewichtskraft in die jeweilige Messzelle einzuleiten. Jede dieser Messzellen kann vorteilhaft mit der Wägeplattform verschweißt, verklebt oder anderweitig hermetisch dicht verbunden sein. Um Gewicht einzusparen sowie eine gleichmäßige Gewichtsverteilung auf vier Messzellen zu gewährleisten, weist die Wägeplattform bevorzugt einen rechteckigen Rahmen oder einen X-förmigen Rahmen auf, welcher unterhalb einer ebenen Plattform zur Aufnahme der zu messenden Gewichte angeordnet ist, wobei die Messzellen an den jeweiligen Enden in das Rahmengestell integriert sein können, d.h. bspw. mit dem Rahmen verschweißt oder verklebt sein können. Dabei ist es auch möglich, das Schweißen direkt an dem Rahmen zu vermeiden, wenn zwischen der jeweiligen Messzelle und dem Rahmen ein Rohrdistanzstück integriert wird. Dabei ist es durchaus auch möglich, das Rohrstück mit der Messzelle zu verschweißen und den Rahmen mit Löchern zu versehen, die ein Gewinde aufweisen. An den Rohrstücken kann somit durch Anbringen eines Außengewindes eine Verbindung zu der Wägeplattform geschaffen werden, die somit wieder hermetisch abdichtend wirkt. Es sind auch nicht zwingend vier Messzellen erforderlich. So ist es auch möglich, nur drei Messzellen zu verwenden, da diese reichen, um eine Ebene zu definieren. Bei der Verwendung von drei Messzellen ist eine dreieckige oder runde Rahmenform besonders vorteilhaft.
• Aufgrund der Rahmenkonstruktion der Wägeplattform lässt sich die komplette Konstruktion flach ausgestalten. Vorteilhaft kann für die kompakte Bauform auf jedwede Art von externen Kabeln verzichtet werden. Die Energieversorgung kann mittels eines kontaktlos aufladbaren Akkus gewährleistet werden. Dabei kann ein Lithium Ionen Akku, denkbar wäre auch eine andere Art von Akku, mittels einer ersten Spule induktiv aufgeladen werden. Dazu ist eine zweite Spule vorgesehen, die sich vorzugsweise in einer flachen Bauform in der Nähe der ersten Spule befindet und an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Wird die Wägeplattform nun über die zweite Spule gestellt, die wiederum an die Spannungsquelle angeschlossen ist, so ist ein kontaktloses Aufladen des Akkus der Wägeplattform möglich. Dadurch sind keine elektrischen externen Anschlüsse an der Wägeplattform notwendig und vorhanden.
• Vorteilhaft befindet sich innerhalb der Rahmenkonstruktion der Wägeplattform ein elektronisches Board. Dieses elektronische Board ist über einen Analog/Digitalwandler (A/D-Wandler) mit der mindestens einen Messzelle der Waage verbunden. Dabei kann der mindestens eine A/D-Wandler auf dem elektronischen Board oder in der jeweiligen Messzelle angeordnet sein. Mittels des A/D-Wandlers wird das analoge Mess-Signal der mindestens einen Messzelle in ein digitales Mess-Signal umgewandelt. Das elektronische Board weist insbesondere eine Signalverarbeitung (Signalverarbeitungseinheit) auf, welche eingerichtet ist, um das mindestens eine Mess-Signal zu korrigieren. Dies kann durchaus notwendig sein, da die Wägeplattform möglicherweise schief, d.h. nicht horizontal ausgerichtet steht und / oder je nach Aufstellungsort lokal variierenden Erdbeschleunigungen ausgesetzt sein kann. Ein entsprechender Korrektur-Faktor wird entweder über Referenzmessungen mittels Kalibriergewichten am Fertigungsstandort und/oder mittels eines in die Wägeplattform eingebauten Gyrosensors ermittelt, der ein 3-Achsen Beschleunigungssensor darstellt. Dieser Gyrosensor liefert Messwerte vom Fertigungsstandort, welche mit den Gewichts-Messungen am FertigungsStandort korrelieren. Aufgrund von bei der Fertigung der Waage ermittelten Referenzmesswerte (IST-Stand), die in der Waage gespeichert und protokolliert werden, ergibt sich am Fertigungsstandort ggf. ein abweichender Gewichts-Messwert. Der Gyrosensor liefert somit Messwerte, mittels derer der am Fertigungsstandort ermittelte Gewichts-Messwert gegebenenfalls automatisch korrigiert wird. Des Weiteren ist in der Nähe der Messzelle, vorzugsweise in der Nähe der DMS, zumindest ein Temperaturfühler untergebracht. Diese sind mit dem elektronischen Board verbunden. Da die Temperatur Einfluss auf die Messung in den DMS und den anderen analogen elektronischen Komponenten nimmt, ist es vorteilhaft, die Temperatur zu überwachen und bei Bedarf, das Wägeergebnis mittels eines temperaturabhängigen Korrekturfaktors zu kompensieren. Hierzu wird wiederum in der Fertigung die Wägeplattform bei mehreren Temperaturen justiert und daraus ein temperaturabhängiger Korrekturfaktor ermittelt. Dieser wird anschließend im Betrieb genutzt, um das Wägeergebnis temperaturabhängig zu korrigieren.
• Vorteilhaft ist an der Oberfläche der Wägeplattform im Außenbereich der Plattform eine oder mehrere Tasten angebracht. Diese Tasten ermöglichen es beispielsweise, die Waage zu tarieren. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um kapazitive Tasten. Bei der Bedienung der Wägeplattform über die Tasten kann es vorkommen, dass ein Wägeergebnis aufgrund des Tastendrucks verfälscht wird. Dies kann mithilfe eines Algorithmus vermieden werden, der aufgrund des Erkennens einer Berührung von Tasten das letzte gültige Wägeergebnis vor der Bedienung einfriert und zur weiteren Verarbeitung dieses Wägeergebnisses heranzieht. Dies kann gewährleistet werden, wenn es sich um kapazitive Tasten handelt, die in Kontakt mit dem elektronischen Board stehen.
• Vorzugsweise wird in der Signalverarbeitung (Signalverarbeitungseinheit) das möglicherweise korrigierte Wägeergebnis über einen vorzugsweise ebenfalls auf dem elektronischen Board angeordneten Displaytreiber an eine kleine Anzeigeeinheit, die sich auf der Wägeplattform befindet, gesendet und somit visuell sichtbar gemacht.
• Vorteilhaft weist die Wägeplattform noch eine Lesestelle für einen Near Field communication Chip (NFC) oder Radio-Frequency Identification Chip (RFID) auf. Somit ist es möglich, berührungslos per Funk über einen NFC/RFID-Tag komplexe Vorgaben über das WLAN Modul an die Wägeplattform und den Indikator bidirektional zu übertragen. Ein NFC/RFID-Tag ist ein Chip, der umwickelt ist. Dieser Chip enthält gespeicherte Informationen, die über eine NFC/RFID-Lesestelle ausgelesen werden können. So ist es möglich, mittels eines NFC/RFID-Chips einen Benutzer anzumelden, ohne dass hierzu ein spezielles Passwort zur Benutzer-Anmeldung nötig wäre. Vorteilhaft ist es auch möglich den NFC/RFID-Chip mit auftragsrelevanten Informationen zu bestücken, bevor ein Benutzer mit seiner Schichtarbeit beginnt. Eine derartige Information könnte etwa umfassen, dass 10.000 Wägezyklen von einem Produkt wie beispielsweise Mehl pro Arbeitsschicht vorzunehmen sind.
• Vorteilhaft ist die Erstanzeige oder der Indikator ebenfalls mit einem WLAN Modul ausgestattet. Darüber hinaus verfügt der Indikator sowohl über eine Anzeigeeinheit, als auch über eine Eingabeeinheit, die etwa als Touchscreen ausgebildet ist. An der Anzeigeeinheit wird sowohl das Wägeergebnis, das über den ersten Websocket per WLAN von der Wägeplattform übertragen wird, angezeigt, als auch die Applikations-Informationen, die über den zweiten Websocket per WLAN von der Wägeplattform übertragen werden. Damit die Daten angezeigt werden können, müssen diese erste vom WLAN Modul an eine Signalverarbeitung, die sich ebenfalls im Indikator befindet, gesendet werden. Von der Signalverarbeitung gehen die Daten anschließend an den Displaytreiber, der wiederum die Daten an die Anzeigeeinheit weitergibt. Der Indikator ist dabei vorzugsweise per Magnet an einer der Wägeeinrichtung befestigt.
• Das Übertragungsformat der Daten, die über das WLAN-Modul übertragen werden, ist das Java Script Object Notation JSON. Dabei handelt es sich um ein kompaktes Datenformat, das hier auch gleichzeitig an mehrere Anzeigegeräte wie Tablet, PCs oder Indikator übertragen werden kann. Auch ist es möglich, eine virtuelle Hierarchie festzulegen, die vorgibt wie viele verschiedene Medien bzw. Benutzer sich mit der Wägeplattform per WLAN verbinden dürfen.
• BESCHREIBUNG DER FIGUREN
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
• Es zeigen:
• 1 eine Rahmenkonstruktion der Wägeplattform von unten, wo die Füße zu sehen sind;
• 2 die Wägeplattform als Rahmenkonstruktion in der Seitenansicht;
• 3 die Wägeplattform in einer Kreuzvariante als Rahmenkonstruktion von unten, wo die Füße zu sehen sind;
• 4 die Wägeplattform in der Kreuzvariante als Rahmenkonstruktion in der Seitenansicht;
• 5 einen Vertikalschnitt A-A durch einen der Füße bzw. der Messzelle aus der Wägeplattform als Rahmenkonstruktion aus 1;
• 6 eine schematische Darstellung der Wägeplattform als Blockdiagramm mit einer Erstanzeige;
• Die 1 zeigt eine Wägeplattform 1 von der Unterseite gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist zu sehen, dass die Wägeplattform 1 als Rahmenkonstruktion 2 ausgeführt ist. Das ermöglicht es, unnötiges Gewicht einzusparen. Neben vier Messzellen 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel das elektronische Board, welches die Signalverarbeitung sowie den Displaytreiber und ggf. Funkschnittstellen trägt, ebenfalls in der Rahmenkonstruktion 2 untergebracht. Zusätzlich sind noch die Füße 3 der Wägeplattform 1 zu sehen. Aufgrund der Rahmenkonstruktion ist die Waage vergleichsweise verwindungssteif.
• Die 2 zeigt die Wägeplattform 1 von der Seite. Dort sind nochmal die Füße 3 der Wägeplattform 1 zu sehen.
• Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Wägeplattform 1 als Rahmenkonstruktion 4 in einer Kreuzvariante. Dort sind die vier Füße 3 der Wägeplattform zu sehen. Die Kreuzvariante der Wägeplattform 1 ist eine vorteilhafte Ausführung, da bei dieser Ausführung noch mehr Gewicht der Konstruktion eingespart wird.
• In der 4 ist die Wägeplattform 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel als Rahmenkonstruktion 4 in einer Kreuzvariante in Seitenansicht zu sehen. Dabei ist die eigentliche Plattform 5 der Wägeplattform zu erkennen.
• Grundsätzlich sind auch andere Ausführungsformen bzw. Konstruktionen einer Wägeplattform 1 möglich. So wäre es auch denkbar, dass die Wägeplattform 1 dreieckig oder rund ist und die Rahmenkonstruktion darunter als Kreisring konstruiert ist. Hierbei können insbesondere lediglich drei Füße für die Wägeplattform 1 verwendet werden, die im Abstand von 120° Grad zueinander um den Mittelpunkt des Kreisrings angeordnet sind. Diese Ausführung der Wägeplattform 1 ist zeichnerisch nicht dargestellt.
• Die 5 zeigt einen Vertikalschnitt A-A durch einen der Füße 3 der Wägeplattform 1. Dort ist auch die Geometrie der Messzelle 6 zu sehen. Diese Messzelle 6 wird mit der Rahmenkonstruktion 7 der Wägeplattform 1 mittels einer Schweißnaht 8 mit der Rahmenkonstruktion 7 verschweißt. Damit wird die Wägeplattform 1 hermetisch verschlossen. Es wären aber auch andere Arten der hermetischen Abdichtung denkbar. Durch Anbringen eines Außengewindes an der Messzelle 6 könnte diese in ein passendes Innengewinde verschraubt werden, das in der Rahmenkonstruktion 7 angebracht ist. Somit würde die Wägeplattform 1 ebenfalls hermetisch abgedichtet. Diese Lösung ist zeichnerisch nicht dargestellt. Ferner könnte die Messzelle 6 innerhalb der Rahmenkonstruktion 7 alternativ verklebt sein.
• Zusätzlich ist in der 5 die Anbindung des Fußes 3 an die Messzelle 6 zu sehen. Vorzugsweise wird der Fuß 3 mit einem Außengewinde versehen, das in eine Bohrung 9, die sich in der Messzelle 6 befindet, in ein passendes Innengewinde 10 geschraubt wird. Alternativ oder zusätzlich wird der Fuß 3 mit der Messzelle 6 mittels Verkleben verbunden. Zusätzlich sind in der Messzelle 6 die DMS 11 zu sehen. Diese werden mittels eines feinvakuumbasierten Beschichtungsverfahrens hergestellt. Die DMS Strukturen bestehen beispielsweise aus Chrom-Nickel Ni (Cr-Ni) und werden auf eine Aluminiumoxid (AL2O3)-Schicht direkt auf das Stahlsubstrat der Messzelle 6 gesputtert. Alternativ wird eine Trägerfolie in die Messzelle 6 eingeklebt; hierbei wird bevorzugt Konstantan als Material für die DMS verwendet. Es sind jedoch auch andere Kombinationen von Trägerfolie oder DMS möglich. Zwischen dem Stabilisierungsring 12 und dem Krafteinleitungsbereich 13 befindet sich eine Membran 14 als Dünnstelle, auf der die DMS-Sensoren 11 aufgeklebt sind. Die Membran 14 ist nochmals durch eine Nut 15 entkoppelt, diese kann aber auch bei größeren Nennlasten entfallen. Im Hohlraum 16, der zwischen der Rahmenkonstruktion 7 und der Messzelle 6 entsteht, können die restlichen Komponenten der Wägeplattform 1 untergebracht werden, insbesondere das elektronische Board.
• In 6 ist die Wägeplattform 1 schematisch dargestellt. Vorteilhaft enthält die Wägeplattform 1 eine oder mehrere Messzellen 6, die mittel der DMS 11 und der Last durch die Gewichtskraft F_G eines Wägeguts ein Signal liefern. Dabei handelt es sich um ein analoges Signal. Dieses analoge Signal wird an einen A/D Wandler 17 weitergeleitet. Es ist auch möglich, dass mehrere Messzellen 6 das Messsignal an einen A/D Wandler 17 schicken oder aber das für jede Messzelle 6 ein separater A/D Wandler 17 bereitgestellt wird. In dem A/D Wandler 17 wird das analoge Messsignal digitalisiert und weiter an das elektronische Board 18 geleitet. Im elektronischen Board 18 findet die Signalverarbeitung der digitalen Messsignale statt. Dort wird das digitale Messsignal mittels verschiedener Korrekturfaktoren kompensiert. Diese Korrekturfaktoren werden über Algorithmen hergeleitet, deren Ausgangsbasis auf weiteren Sensoren besteht. Ein Korrekturfaktor wird über einen Gyro-Sensor 19 ermittelt. Bei einem Gyro-Sensor 19 handelt es sich um einen 3-Achsen Beschleunigungssensor, der in der Wägeplattform 1 insbesondere misst, ob diese auf einem ebenen Untergrund steht. Sollte das nicht der Fall sein, wird diese Anomalie über den Gyro-Sensor 19 detektiert und die Abweichung an die auf dem elektronischen Board 18 angeordnete Signalverarbeitung weitergeleitet. Wenn die Wägeplattform 1 in anderen Höhenlagen verwendet wird, ändert sich auch das Wägeergebnis durch die veränderte Anziehungskraft der Erde. Auch diese Abweichung wird über den Gyro-Sensor 19 erfasst und an das elektronische Board 18 weitergeleitet. In der Signalverarbeitungs-Schaltung des elektronischen Boards 18 wird dann anschließend das Wägeergebnis kompensiert. Auch die Temperatur hat Einfluss auf das Wägeergebnis. Deshalb ist ein Temperaturfühler 20 vorzugsweise an bzw. innerhalb oder in der Nähe der der Messzelle 6 angeordnet undan das elektronische Board 18 angeschlossen. Dabei findet im elektronischen Board 18 eine temperaturabhängige Kompensation des Wägeergebnisses statt. Eine Abweichung aufgrund der Temperatur lässt sich durch Algorithmen feststellen, die vorher festgelegt wurden, als die DMS 11 in den Messzellen 6 bei unterschiedlichen Temperaturen getestet wurden.
• Von dem elektronischen Board 18 wird das Wägeergebnis an einen Displaytreiber 21 weitergeleitet, der anschließend das Wägeergebnis an eine in der Wägeplattform 1 integrierte Anzeige 22 schickt. Über eine Eingabe 23, die sich auf der der Wägeplattform 1 befindet, ist es möglich die Wägeplattform 1 zu tarieren. Damit während des Tarierens keine Fehler auftreten, durch unsachlichen Gebrauch der Wägeplattform 1, verfügt das elektronische Board 18 über eine Funktion, die ein Erkennen einer Berührung der Tasten ermöglicht. Wenn der Fall nun eintritt, friert das elektronische Board 18 das letzte gültige Wägeergebnis vor der Bedienung der Tastatur ein. Das funktioniert beispielsweise aufgrund der Verwendung von kapazitiven Tasten in der Eingabe 23, die mit dem elektronischen Board 18 in Verbindung stehen.
• In der Wägeplattform 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auch noch ein WLAN-Modul 24 mit dem elektronischen Board 18 gekoppelt. Das WLAN-Modul 24 bildet die Funkschnittstelle und ermöglicht es, Daten wie das Wägeergebnis oder aber auftragsrelevante Daten an ein Erstanzeigegerät 25 kabellos zu übertragen. Dabei ist der Übertragungsweg in zwei Schnittstellen, sogenannte Websockets eingeteilt. So ist die erste Schnittstelle bzw. das erste Websocket nur für das Wägeergebnis sowie Brutto- als auch Nettogewicht und die Tarierfunktion zuständig. Die zweite Schnittstelle bzw. das zweite Websocket überträgt die Daten, die beispielsweise für einen Benutzer der Wägeplattform 1 relevant sind. Solche Daten könnten bevorstehende Wägezyklen, das Wägegut oder die Identität des Kunden und/oder des Bedieners beinhalten. Durch die Entkopplung der beiden Datenströme ist es möglich, diese Daten an dem Erstanzeigegerät 25 in Echtzeit darzustellen. Ferner erleichtert die Trennung von wägerelevanten sowie von applikationsspezifischen Daten eine sichere und zuverlässige Übertragung des Wägeergebnisses. Bei den Übertragungswegen handelt es sich um eine bidirektionale Übertragung. Das Erstanzeigegerät 25 enthält ebenfalls eine Funkschnittstelle bzw. ein WLAN-Modul 26, was ein Empfangen und Senden der Daten durch die beiden Websockets möglich macht. Ebenfalls enthält das Erstanzeigegerät 25 oder Indikator ein elektronisches Board 27, welches die Signalverarbeitung übernimmt. Dieses elektronische Board 27 ist ebenfalls an ein Eingabesystem 28 und an einen Displaytreiber 29 angebunden. Das ermöglicht eine Eingabe über einen Bildschirm, auf den zeitgleich die Daten über die Anzeige 34 angezeigt werden. Neben den Indikator 25 könnte auch ein Computer, Smartphone oder ein Tablet mit der Wägeplattform über das WLAN-Modul kommunizieren.
• Neben dem WLAN-Modul 24 besitzt die Wägeplattform 1 auch noch eine NFC-Lesestelle 30, etwa in Form von RFID. Das NFC-Lesegerät 30 ermöglicht ein Lesen von NFC/RFID-Tags 31. Die Daten werden dann von der NFC-Lesestelle 30 an das elektronische Board 18 weitergegeben und weiterverarbeitet. Mit solchen NFC/RFID-Tags 31 können sich Benutzer an der Wägeplattform 1 anmelden bzw. identifizieren, ohne ein Passwort händisch eingeben zu müssen. Solche NFC/RFID-Tags 31 könnten auch auftragsrelevante Informationen enthalten wie die Anzahl der verbleibenden Wägezyklen für einen bestimmten Kunden in Abhängigkeit vom angemeldeten Benutzer. Die Verbindung zwischen den NFC/RFID-Tags 31 und der NFC-Lesestelle 30 ist bidirektional oder unidirektional. Insbesondere ist es auch möglich, eine RFID-Lesestelle zu verwenden. Mit dieser könnten über RFID-Tags Daten empfangen werden, die anschließend an das elektronische Bord weitergeleitet werden. Eine solche Verbindung arbeitet im Allgemeinen jedoch nur unidirektional.
• Die Wägeplattform 1 verfügt vorteilhaft über einen eingebauten Akku 32, der mittels einer eingebauten Spule 33 und einer externen Spule, die hier nicht zeichnerisch dargestellt ist, induktiv geladen wird. Durch diese induktive und kontaktlose (kabellose) Lademöglichkeit des Akkus 32 der Wägeplattform 1 ist kein Kabel für das Betreiben der Wägeplattform 1 nötig. Das ermöglicht es, dass die Wägeplattform 1 vollkommen hermetisch abgedichtet ist.
• Bezugszeichenliste

1

Wägeplattform

2

Rahmenkonstruktion

3

Fuß

4

Rahmenkonstruktion

5

Plattform

6

Messzelle

7

Rahmenkonstruktion

8

Schweißnaht

9

Bohrung

10

Innengewinde

11

DMS

12

Stabilisierungsring

13

Krafteinleitungsbereich

14

Membran

15

Nut

16

Hohlraum

17

A/D Wandler

18

Elektronisches Board

19

Gyro-Sensor

20

Temperaturfühler

21

Displaytreiber

22

Anzeige

23

Eingabe

24

Funkschnittstelle/WLAN Modul

25

Erstanzeigegerät/Indikator

26

Funkschnittstelle/WLAN Modul

27

Elektronisches Board

28

Eingabe

29

Displaytreiber

30

NFC/RFID Lesestelle

31

NFC/RFID Tag

32

Akku

33

Spule

34

Anzeige

FG

Gewichtskraft

Claims (4)

1. Waage umfassend eine Wägeplattform (1) zur Aufnahme von zu messenden Gewichten sowie mindestens eine Messzelle (6) zur Ermittlung der Gewichtskraft (F_G) der zu messenden Gewichte, wobei die Waage eine Erstanzeige (25) aufweist, wobei die Wägeplattform (1) eine elektronische Funkschnittstelle (24) zum bidirektionalen Übertragen (Senden und/oder Empfangen) von Daten zwischen der Wägeplattform (1) und der Erstanzeige (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über zwei getrennte Kanäle zwischen der Wägeplattform (1) und der Erstanzeige (25) bidirektional übertragen werden, wobei über den ersten Kanal lediglich Wägeinformationen wie Wägeergebnis, Brutto- oder Nettogewicht, Tara und Nullsetzen übertragen werden und über den zweiten Kanal lediglich Applikationsdaten übertragen werden.
2. Waage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wägeergebnis mit Hilfe eines Korrekturfaktors kompensiert wird, der über ein elektronisches Board (18) in Verbindung mit einem dreiachsigen Beschleunigungs-Sensor (19) erstellt wird.
3. Waage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wägeergebnis mit Hilfe eines Korrekturfaktors kompensiert wird, der über das elektronische Board (18) in Verbindung mit einem Temperaturfühler (20) erstellt wird.
4. Waage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wägeplattform (1) eine NFC/RFID-Lesestelle (30) aufweist, mit deren Hilfe NFC/RFID-Tags (31) gelesen werden können und somit Applikationsdaten eingespeist werden können, die in dem elektronischen Board (18) weiterverarbeitet werden.

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