DE1079852B - Integrierende elektrische Messvorrichtung fuer Waagen, insbesondere Dosierbandwaagen - Google Patents

Description

• Integrierende elektrische Meßvorrichtung für Waagen, insbesondere Dosierbandwaagen Die Erfindung betrifft eine integrierende elektrische Meßvorrichtung für Waagen, insbesondere Dosierbandwaagen, bei der den zu messenden Gewichten entsprechende elektrische Spannungen erzeugt und in elektrische Impulse, deren Frequenz dem Spannungswert entspricht und die Zählwerke schalten, umgewandelt werden.
• Es ist bereits bekannt, physikalische Größen in elektrische Spannungs- und Stromwerte umzuformen und in elektrischen Vorrichtungen anzuzeigen, zu registrieren oder zu zählen. Beispielsweise ist es bekannt, bei der Förderung und Verwägung von Schüttgut Bandwaagen mit Anzeigevorrichtungen zu verwenden, die eine elektrische Spannung messen und die in Gewichtseinheiten pro Zeiteinheit bzw., wenn es sich um Zähler handelt, in Gewichtseinheiten geeicht sind. Wo Wägungen mit besonders hoher Genauigkeit durchzuführen sind, werden auch entsprechend hohe Genauigkeitsanforderungen an die Gewichtszählung über längere Zeiträume gestellt, denen häufig die üblichen Elektrizitätszähler nicht mehr genügen.
• Es sind weiterhin bereits Vorrichtungen, auch integrierende elektrische Meßvorrichtungen für Waagen der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei denen die für die physikatischèn Werte charakteristischen Spannungen in elektrische Impulse umgewandelt werden, deren Frequenz der Größe der zu messenden Spannungverhältnisgleich ist. Die Summe dieser Impulse innerhalb einer bestimmten Zeit entspricht dann dem Integral der Spannung über diese Zeit. Bei diesen Schaltungen handelt es sich um an sich bekannte, meist mit einer Glimmlampe, einem Kondensator und einem elektrischen Widerstand ausgerüstete Kippkreise. In Abhängigkeit von der zu messenden physikalischen Größe, d. h. von der entsprechenden Spannung, wird die Impulsfrequenz durch Änderung des Widerstandes oder des Kondensators geregelt. Vorrichtungen dieser Art besitzen für viele technische Anwendungen keine ausreichende zeitliche Konstanz. Es können deshalb Anzeigefehler auftreten, die für solche Verwendungen nicht tragbar sind.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung bezweckt, diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden, und erreicht dies durch einen geschlossenen elektrischen Regelkreis mit einer durch Bildung des arithmetischen Mittelwertes der Impulse erzeugten Kompensationsspannung zum Steuern der Impulsfrequenz.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
• Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
• Abb. 1 zeigt im Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens.
• Nähere Einzelheiten über einige wichtige Schaltgruppen der Abb. 1 zeigen die Abb. 2, 3, 5 und 6, während Abb. 4 und 7 Diagramme der in der Schaltung erzeugten Impulse darstellen.
• Die zu messende und integrierende Spannung Ue sei verhältnisgleich den Meßwerten einer Waage, beispielsweise den von einer Bandwaage in der Zeiteinheit geförderten Gewichtsmengen von Schüttgut.
• Spannung Ue liegt an einem hochohmigen Widerstand 7 und wird mit der an dem gleichfalls hochohmigen Widerstand 8 lagernden Kompensationsspannung UI, verglichen. Beide Spannungen Ue und U1 sind - Gleichspannungen. Die Differenz zwischen beiden Spannungen wird an den Eingang eines an sich bekannten Gleichstromverstärkers 1 gegeben, wobei jeder beliebige Gleichstromverstärker angewendet werden kann. Die so verstärkte Spannungsdifferenz wird dem als Meßfrequenzgenerator dienenden Kippgerät 3 zugeführt, um hier die Impulsfrequenz zu steuern. Das Kippgerät 3 besteht im wesentlichen aus einer Glimmlampe 17, der ein Kondensator 18 parallel geschaltet ist (Abb. 3). Dieser Parallelschaltung ist ein Widerstand 16 vorgeschaltet. Jedesmal nach Erreichung der Zündspannung bei der Glimmlampe 17 entlädt sich der Kondensator 18 über die Glimmlampe, um sich anschließend über den Widerstand 16 wieder aufzuladen. Es entsteht ein sägezahnförmiger Spannungsverlauf, wie ihn im Prinzip die Abb. 4 verdeutlicht. Die Regelung der Frequenz dieser Sägezahnspannung in Abhängigkeit von Ue erfolgt in dem angegebenen Beispiel dadurch, daß an die Stelle des Kondensators 18 ein Frequenzmodulator2 tritt. Der in Abb. 2 dargestellte Frequenzmodulator 2 besteht z. B. aus einer Drei- oder Mehrpolröhre 12, in deren Gitteranodenkreis ein Kondensator 11 liegt. Der Frequenzmodulator wird mit Anode und Kathode an geeigneter Stelle an das Kippgerät angeschlossen, während die verstärkte Gleichspannungsdifferenz - zwischen Ue und U dem Steuergitter der Röhre 12 über einen Widerstand 13 zugeführt wird. Elektrisch wirkt der Frequenzmodulator 2 wie ein Kondensator, dessen Kapazität verhältnisgleich dem Kondensator 11, dem Widerstand 13 und der Steilheit der Röhre 12 ist. Als Röhre 12 nimmt man eine Regelröhre mit gekrümmter Charakteristik, deren Steilheit durch die am Steuergitter liegende verstärkte Spannungs differenz zwischen Ue und Uk geregelt wird, wodurch gleichzeitig die Frequenzregelung der von dem Kippgerät erzeugten Schwingungen erfolgt.
• Statt des zuvor beschriebenen Frequenzmodulators kann ohne Änderung des Erfindungsgedankens auch eine ähnlich wirkende Induktionsspule, die gleichfalls an die Stelle des Ladekondensators 18 im Kippgerät tritt oder parallel zu diesem liegt, angewendet werden. Die Impedanzregelung dieser Spule erfolgt entweder durch eine von der Eingangs spannung Ue abhängige Impedanz oder durch eine von dieser Spannung abhängige, die Selbstinduktivität der Spule beeinfluß ende Vormagnetisierung.
• Die in dem Kippgerät 3 erzeugte, vorzugsweise sägezahnförmige Spannung wird an geeigneter Stelle abgenommen und dem Impulsformer 4, beispielsweise einem Multivibrator, zugeführt. Abb. 5 zeigt ein Schaltschema eines bekannten derartigen Impulsformers. Er besteht aus den beiden als Trioden gezeichneten Röhren 20 und 21 mit den zugehörigen Anodenwiderständen22 und 23 ühd dem gemeinsamen Kathodenwiderstand 29. Die- zu formende Spannung liegt unter Zwischenschaltung eines Kondensators 25 am Widerstand 24, wobei das Gitter der Röhre 20 über den Kondensator 26 mit der Anode der Röhre21 verbunden ist. Das Steuergitter der Röhre 21 liegt in der Spannungsteileranordnung der Widerstände 27 und 2& Die den Impulsformer verlassenden Impulse haben eine Form, wie sie Abb. 7 darstellt. Die Impulsdauer ist abhängig von der Zeitkonstanten des RC-Gliedes 24 und 26, die Impulshöhe von der stabilisierten Gleichspannung, die dem Impulsformer als Anodenspannung zugeführt wird.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf den in Abb. 5 dargestellten Impulsformer. Es kann ein großer Teil der bekanntgewordenen Impulsschaltungen benutzt werden, insbesondere auch diejenigen, die die Impulse im Gitter-Kathoden-Kreis einführen. Die Erzeugung von Rechteckimpulsen scheint am vorteilhaftesten, aber auch andere Impulsformen sind brauchbar, solange die Impulsform als solche konstant bleibt. Die Impulse werden in einem an sich bekannten Zählwerk gezählt, das in Spannungseinheiten oder der Eingangsspannung U, verhältnigleichen Größeneinheiten geeicht sein kann, bei der genannten Bandwaage beispielsweise in Kilogramm oder in Tonnen. Als Zählwerke können die an sich bekannten mechanischen Zählwerke wie z. B. Schrittschaltwerke, Motorwähler, Z-Anker oder auch elektrische Zähleinrichtungen, wie z. B. Flip-Flop-Zählwerke, Zählröhren, Trochotronröhren, dekadische Ringzähler mit Glimmröhren oder Vakuumröhren verwendet werden.
• Da in den meisten Fällen die erzeugte Kippfrequenz zu hoch ist, kann dem Zählgerät 10 noch ein an sich bekannter Frequenzuntersetzer 6 vorgeschaltet werden.
• Die erzeugten Impulse werden einem Glättungsglied 5 zugeführt, dessen wesentliche Bestandteile im Prinzip Abb. 6 zeigt. In diesem Glied 5 wird zur Erzeugung der Kompensationsspannung Ui, der arithmetische Mittelwert der Spannungsimpulsfolge gebildet. Es handelt~ sich z. B. um ein aus einer oder mehreren Stufen bestehendes Tiefpaßfilter aus Serienwiderständen 30 oder -drosseln und Parallelkondensatoren 31. Abb. 7 zeigt ausgezogen den zeitlichen Verlauf der in das Glättungsglied 5 eintretenden Impuls folge und gestrichelt die aus ihm austretende geglättete Kompensationsspannung Uk, die mit der Eingangsspannung Ue verglichen wird.
• Solange Ue und damit die zu integrierende Meßgröße der Waage konstant ist, bleibt auch Uk konstant; die durch den Gleichstromverstärker 1 und den Frequenzmodulator 2 gehende Spannung ist Null, so daß das Impulsgerät 3 eine konstante Impulsfolge abgibt, die von dem Impulszähler laufend registriert wird. Bei einer Änderung der Eingangsspannung Ue wird durch den Frequenzmodulator 2 die Frequenz der im Kippgerät 3 erzeugten Impulse verhältnisgleich der Eingangsspannung U, verändert, so daß das Impulszählwerk 10 mit verhältnisgleich veränderter Geschwindigkeit weiterläuft. Wenn erforderlich, kann auch ein Impulsspeichergerät 15 zur zeitweiligen Speicherung der Impulse vorgesehen werden.
• Die Impulsspeicherung kann dabei magnetisch durch gelochte Streifen, durch Taststifte mit mechanischer Rast oder ähnliche bekannte Maßnahmen erfolgen.
• Häufig ist es erforderlich, zwei Waagen-Meßgrößen in Abhängigkeit voneinander zu steuern. Beispielsweise regelt man die Abhängigkeit der Fördermenge einer Bandwaage von der Förderung einer anderen.
• Zum Nachweis dieser Abweichung und zur Regelung benutzt man vorteilhaft zwei Spannungsintegratoren nach der Erfindung unter Zuhilfenahme einer elektrischen Vergleichsschaltung oder eines auf geeignete Weise aus zwei Impulszählwerken zusammengebauten Gerätes.
• PATENTANSPROCHE: 1. Integrierende elektrische Meßvorrichtung für Waagen, insbesondere Dosierbandwaagen, bei der den zu messenden Gewichten entsprechende elektrische Spannungen erzeugt und in elektrische Impulse, deren Frequenz dem Spannungswert entspricht und die Zählwerke schalten, umgewandelt werden, gekennzeichnet durch einen geschlossenen elektrischen Regelkreis mit einer durch Bildung des arithmetischen Mittelwertes der Impulse erzeugten Kompensationsspannung zum Steuern der Impulsfrequenz.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in Spannungseinheiten oder der Eingangsspannung (Ue) verhältnisgleiche Größeneinheiten geeichte, an sich bekannte elektromechanische Zählwerke (10), z. B. Schrittschaltwerke, Motorwähler, Z-Anker oder elektronische Zähleinrichtungen, z. B. Flip-Flop-Zählwerke, Zählröhren, Trochotronröhren, dekadische Ringzähler mit Glimmröhren oder Vakuumröhren zur Zählung der Impulse.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zur Bildung des arithmetischen Mittelwertes der Spannungsimpulsfolge dienendes Glättungsglied (5), das aus einer oder mehreren Stufen von Serienwiderständen (30) oder -drosseln und Parallelkondensatoren (31) besteht.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zur Erzeugung der Impulse dienendes, durch die Abweichung der Kompensationsspannung (Uk) von der Eingangsspannung (Ue) gesteuertes, beispielsweise im wesentlichen aus Ladekondensator (18), Glimmlampe (17) und davorgeschaltetem Widerstand (16) bestehendes Kippgerät (3).

   5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen durch die Abweichung der Kompensationsspannung (¼) von der Eingangsspannung (Ue) gesteuerten, als Kondensator wirkenden und an sich bekannten Frequenzmodulator (2), der an die Stelle des Ladekondensators (18) imKippgerät (3) tritt oder parallel zu diesem liegt und beispielsweise im wesentlichen aus einer Verstärkerröhre (12) und einem in deren Steuergitter-Anoden-Kreis liegenden Kondensator (11) besteht.

   6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine durch die Abweichung der Kompensationsspannung (Uk) von der Eingangsspannung (Ue) gesteuerte, als Frequenzmodulator wirkende Induktionsspule, die an die Stelle des Ladekondensators (18) im Kippgerät (3) tritt oder parallel zu diesem liegt und deren Impedanzregelung entweder durch eine von der Eingangsspannung (Ue) abhängige Impedanz oder durch eine von dieser Spannung abhängige, die Selbstinduktivität der Spule beeinflussende Vormagnetisierung erfolgt.

   7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, dem Kippgerät (3) nachgeschalteten Impulsformer (4), beispielsweise einem Multivibrator, zur Erzeugung von Impulsen konstanter Form und Amplitude, vorzugsweise von Rechteckform.

   8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Gleichstromverstärker (1), der zur Verstärkung der Differenzspannung zwischen der Eingangs- und der Kompensationsspannung (Uk)' dem Frequenzmodulator (2) vorgeschaltet ist.

   9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Anordnung eines Frequenzuntersetzers (6) zwischen dem Ausgang des Impulsformers (4) und dem Zählwerk (10).

   10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Impul sspeicherwerk.

   11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine elektrische Vergleichsschaltung zweier Spannungsintegratoren zum Nachweis der Abweichungen zweier in elektronische Spannungswerte übertragbarer Meßgrößen zweier Waagen, beispielsweise der Fördermengen zweier Bandwaagen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 928 072; Entwicklungsberichte der Siemens-Halske AG, September 1954, S. 133, 134; Zeitschrift »Wireless Engineer«, Juli 1955, S. 187 bis 189.