DE112015006384T5

DE112015006384T5 - Elektronische Waage

Info

Publication number: DE112015006384T5
Application number: DE112015006384.6T
Authority: DE
Inventors: Norihiko Kumagai; Yoshikazu Nagane
Original assignee: A&D Co Ltd
Current assignee: A&D Holon Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2035-03-28
Also published as: DE112015006384B4; JP6332716B2; JPWO2016157280A1; WO2016157280A1; US20180058908A1; US10401211B2

Abstract

Es ist eine elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp vorgesehen, die einen automatischen Gewichtsbelastungsmechanismus aufweist, welcher in der Lage ist, ein Gewicht durch ihren eigenen Mechanismus aufzubringen und zu entfernen, ohne ein externes Gewicht oder ein eingebautes Gewicht zu verwenden. Eine elektronische Waage (1) vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp ist mit einer Balkengleichgewichtseinstelleinheit (47A, 72) versehen, welche zwei oder mehr Gleichgewichtszustände der Balkenpositionserkennungseinheit (40) einstellt. Indem nicht äquivalente Umwandlungsverhältnisse der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltung verwendet werden, wird ein imaginäres Gewicht durch die Verwendung des Funktionsprinzips der elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp erzeugt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp.
Stand der Technik
Um die Leistung einer Waage zu prüfen wird im Allgemeinen die wiederholte Leistung derselben durch das Platzieren eines Gewichts von außen und das Entfernen desselben von der Waagschale gemessen. In diesem Fall ist ein externes Gewicht erforderlich, und wenn der Bediener ferner nicht über Kenntnisse hinsichtlich des Platzierens und Entfernens des Gewichts verfügt, kann die Leistung der Waage nicht korrekt gemessen werden. Insbesondere bei einer analytischen Waage mit hoher Empfindlichkeit müssen Vorsichtsmaßnahmen für die Messung beachtet werden, wie beispielsweise das Beachten der Bewegung der Umgebungsluft beim Platzieren eines Gewichts, das Öffnen und Schließen des Windschutzes in kurzer Zeit, und das Vermeiden des Einführens einer Hand in den Windschutz, um die Bildung einer Konvektionsströmung zu verhindern. Wenn die Umgebung oder die Art der Messung unsachgemäß ist, ist es, falls die Ergebnisse der weiderholten Leistungsmessung schlecht sind, nicht feststellbar, ob die schlechten Ergebnisse durch eine ungeeignete Umgebung oder Art der Messung verursacht wurden, oder ob tatsächlich ein Leistungsversagen der Waage vorliegt, und schließlich wird es unmöglich, den Zweck des Durchführens eines genauen Wiegens zu realisieren.
Unter neueren Waagen sind Waagen bekannt, die ein eingebautes Gewicht in einem inneren Mechanismus der Waage aufweisen, und welche das zuvor beschriebene Problem durch das automatische Platzieren und Entfernen des eingebauten Gewichts lösen, und somit eine Leistungsbestätigung ermöglichen (beispielsweise Patentliteraturstelle 1 und Patentliteraturstelle 2).
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur

Patentliteraturstelle 1: ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. 2011-13001
Patentliteraturstelle 1: ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. 2012-154878 (Absätze 0033, 0035 etc.)

Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Es trifft zu, dass durch die Verwendung eines eingebauten Gewichts die Leistungswiederholung der Waage leicht geprüft werden kann. Jedoch muss, um dies zu realisieren, nicht nur ein Antriebsabschnitt zum Platzieren und Entfernen des Gewichts, sondern auch das Gewicht selbst eingebaut sein, wodurch sich die Kosten erhöhen.
Ferner dient das eingebaute Gewicht auch der Kalibrierung, so dass oftmals ein Gewicht mit einer Masse eingebaut ist, die der Wiegekapazität nahekommt. In der Praxis möchte ein Benutzer jedoch in vielen Fällen eine geringere Veränderung wiegen, und das normale eingebaute Gewicht ist für eine Leistungsbestätigung mittels eines geringen Gewichts zu schwer, und dies entspricht nicht den tatsächlichen Bedingungen.
Bei der Verwendung eines eingebauten Gewichts beeinflusst die Bewegung der Luft um das Antriebssystem, welches das Gewicht aufweist, einen Messwert in nicht unerheblichem Maße, und bei einer Waage mit hoher Empfindlichkeit ist ein Mechanismus mit einem minimierten Antriebssystem wünschenswert.
Bei einer in einer Anlage eingebauten Waage ist eine kompakte Größe der Waage selbst erforderlich, wobei das Installieren eines eingebauten Gewichts unausweichlich zu einer Vergrößerung der Waage führt, und das eingebaute Gewicht möglicherweise entfallen muss und die Leistungsbestätigung nur mit einem externen Gewicht durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des im Stand der Technik bestehenden Problems entwickelt, und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Waage zu schaffen, die in der Lage ist, ein Gewicht mittels ihres eigenen Mechanismus zu platzieren und zu entfernen, ohne ein externes Gewicht oder ein eingebautes Gewicht zu verwenden.
Lösung des Problems
Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgabe weist eine elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auf: einen Roberval-Mechanismus, der die Gewichtsübertragung von einer Waagschale führt; eine Balkenpositionserkennungseinheit, welche die Position des Balkens erkennt; und eine Balkengleichgewichtseinstelleinheit, welche die Balkenpositionserkennungseinheit in zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen einstellt.
Alternativ weist eine elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach einem Aspekt auf: einen Roberval-Mechanismus, der die Gewichtsübertragung von einer Waagschale führt; einen Balken, der während der Führung durch den Roberval-Mechanismus schwingt; eine Balkenpositionserkennungseinheit, die ein Fenster aufweist, das aus einem Spitzenende des Balkens ausgestanzt ist; ein Lichtabstrahlelement, das auf einer Seite des Fensters angeordnet ist, und Lichtempfangselemente mit einem photovoltaischen Effekt, die auf der anderen Seite des Fensters angeordnet sind und in der oberen und der unteren Seite des Fensters angeordnet sind; und eine Balkengleichgewichtseinstelleinheit, welche die Balkenpositionserkennungseinheit in zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen einstellt, indem der Umwandlungskoeffizient eines Strom-/Spanungswandlers für photovoltaischen Strom, der von der oberen oder der unteren Seite der Lichtempfangselemente ausgegeben wird, zu einem Wert geändert wird, der von einem Umwandlungskoeffizienten eines anderen Strom-/Spannungswandlers verschieden ist.
Basierend auf dem zuvor angeführten Aspekt wird beschrieben, dass sich unmittelbar nach dem Ändern des Umwandlungskoeffizienten des Strom-/Spannungswandlers (im Folgenden als I/U-Wandler bezeichnet), die bestehenden Gleichgewichtsverhältnisse von 1:1 zwischen den oberen und unteren Lichtempfangsschaltungen der Balkenpositionserkennungseinheit verändern und die Spannungen nach der Umwandlung ungleich werden. Daher bewegt sich der Balken, um diese Spannungsdifferenz auszugleichen, und schließlich befindet sich der Balken in einer gegenüber der Horizontalen geneigten Position im Gleichgewicht. In Reaktion auf diese Verschiebung der Balkenposition verändert sich auch eine zu messende Null-Last. Vom Standpunkt der elektronischen Waage entspricht dies dem Platzieren eines Gewichts auf der Waagschale (oder dem Entfernen eines Gewichts von der Waagschale).
Das heißt, dass durch Verwenden des Funktionsprinzips der elektronischen Waage vom elektrischen Kraftkompensationstyp ein Gewicht (imaginäres Gewicht) virtuell erzeugt werden kann, ohne tatsächlich ein Gewicht zu platzieren, indem eine Gleichgewichtsposition der Balkenpositionserkennungseinheit mittels einer Balkengleichgewichtseinstelleinheit absichtlich elektrisch verschoben wird, wobei die Balkengleichgewichtseinstelleinheit in der Lage ist, einen Umwandlungskoeffizienten eines I/U-Wandlers für einen photovoltaischen Strom, der von dem oberen oder dem unteren Lichtempfangselement der Balkenpositionserkennungseinheit emittiert wird, in einen Wert umzuwandeln, der von einem Umwandlungskoeffizienten des anderen I/U-Wandlers verschieden ist.
Vorzugsweise weist die elektronische Waage vom elektrischen Kraftkompensationstyp ferner eine Leistungsbestätigungseinrichtung auf, welche die Leistungswiederholung der Waage prüft, indem sie die Balkenpositionserkennungseinheit abwechselnd zwischen zwei Zuständen unter den zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen wechseln lässt.
Vorzugsweise weist die elektronische Waage vom elektrischen Kraftkompensationstyp ferner eine Kalibrierungseinrichtung auf, welche die Waage unter Verwendung von Messwerten zweier Zustände unter den zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen kalibriert.
Bei der zuvor beschriebenen elektronischen Waage vom elektrischen Kraftkompensationstyp kann das Platzieren und Entfernen eines imaginären Gewichts, das heißt die Änderung eines Umwandlungskoeffizienten durch eine Gleichgewichtseinstelleinheit im Einzelnen durch ein EIN/AUS eines anderen Widerstands durch eine Widerstandsladeeinrichtung erfolgen. Das heißt, dass durch das wiederholte Laden eines anderen Widerstands und das Beenden desselben ein imaginäres Gewicht platziert und entfernt werden kann, so dass die Leistungswiederholung der Waage leicht geprüft werden kann. Dieses imaginäre Gewicht kann ferner als ein Gewicht für die Kalibrierung verwendet werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektronische Waage kann ein Gewicht unter Verwendung ihres eigenen Mechanismus automatisch platzieren und entfernen, ohne ein externes Gewicht oder ein eingebautes Gewicht zu verwenden.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Zuerst werden die Grundform und das Funktionsprinzip einer elektronischen Waage 1 vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp, welche der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist ein Vorrichtungskonfigurationsdiagramm einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp.
Eine elektronischen Waage 1 vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp weist einen Roberval-Mechanismus 2 auf, und der Roberval-Mechanismus 2 weist einen säulenförmigen schwimmenden Rahmen 21, der einem Gewicht ausgesetzt wird, einen feststehenden Bereich 22 zur Befestigung an einem Gehäuse etc. der Waage, und einen oberen Teilstab 23 und einen unteren Teilstab 24 auf, welche den schwimmenden Rahmen 21 und den feststehenden Bereich 22 über Gelenkelemente 25 miteinander verbinden. Eine Waagschale 6 wird von einer Oberseite des schwimmenden Rahmens 21 gestützt. Ein von der Waagschale 6 aufgenommenes Gewicht wird zu dem Roberval-Mechanismus 2 geführt und an einen Balken 28 übertragen, der mit dem schwimmenden Rahmen 21 durch zwei Aufhängungsbänder 26 und 27 verbunden ist.
In dem feststehenden Bereich 22 ist eine elektromagnetische Einheit 30 installiert. Die elektromagnetische Einheit 30 weist einen Permanentmagneten 31 mit einem Joch und einem in dem Joch angeordneten Magneten sowie eine um den Magneten angeordnete Antriebsspule auf. Die Antriebsspule 32 ist an dem Balken 28 befestigt.
An dem Balken 28 ist eine Balkenpositionserkennungseinheit 40 angeordnet. 2 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer herkömmlichen elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp und beschreibt Details der Balkenpositionserkennungseinheit 40. Die Balkenpositionserkennungseinheit 40 weist ein Fenster 41, eine LED 42 und Fotodioden (Lichtempfangselemente) 43 und 44 auf. Das Fenster 41 ist aus einem Spitzenende des Balkens 28 ausgestanzt. Auf einer Seite in Bezug auf das Fenster 41 ist die LED (Lichtabstrahlelement) 42 angeordnet. Auf der anderen Seite sind die Fotodioden 43 und 44 vertikal angeordnet.
3 ist eine Zeichnung zur Darstellung von Zuständen der Balkenpositionserkennungseinheit. Licht von der LED 42 passiert das Fenster 41 und wird von der oberen und der unteren Fotodiode 43 und 44 entsprechend der vertikalen Bewegung des Balkens 28 empfangen. Wenn kein Gewicht auf der Waagschale 6 platziert ist, das heißt, in einem Fall ohne Last, ist der Balken 28 in einer Referenzgleichgewichtsposition (horizontale Position, wobei dies jedoch ein im Wesentlichen horizontaler Zustand ist, der nicht darauf beschränkt ist, genau horizontal zu sein) im Gleichgewicht, und ein projiziertes Bild 41a des Fensters 41 wird gleichmäßig auf die obere und die untere Fotodiode 43 und 44 projiziert, so dass die von der oberen und der unteren Fotodiode 43 und 44 empfangenen Lichtmengen einander gleich sind (Zustand (a) in 3). Wenn andererseits ein Gewicht als Last auf die Waagschale 6 aufgebracht wird, dreht dich der Balken 28 und die Position des Fensters 41 am Spitzenende des Balkens 28 bewegt sich nach oben (Zustand (b) in 3). Zu diesem Zeitpunkt ist die Lichtmenge, die die obere Fotodiode 43 erreicht, größer als diejenige, die die untere Fotodiode 44 erreicht. Die obere und die untere Fotodiode 43 und 44 wandeln das empfangene Licht in Ströme um (im Folgenden wird der Strom der oberen Fotodiode als Ia und der Strom der unteren Fotodiode als Ib bezeichnet) und geben diese aus. Mit der oberen Fotodiode 43 ist ein I/U-Wandler 47a verbunden, und der Strom Ia wird in eine Spannung Va umgewandelt. Mit der unteren Fotodiode 44 ist ein unterer I/U-Wandler 47b verbunden und der Strom Ib wird in eine Spannung Vb umgewandelt. Ein Umwandlungskoeffizient Ka des oberen I/U-Wandlers 47a und ein Umwandliungkoefizient Kb des unteren I/U-Wandlers 47b sind festgelegt und so ausgelegt, dass sie zueinander äquivalent sind. Als oberer I/U-Wandler 47a und unterer I/U-Wandler 47b werden im Allgemeinen Operationsverstärker verwendet.
Mit dem oberen I/U-Wandler 47a und dem unteren I/U-Wandler 47b sind ein Differentialverstärker 51, der eine Differenz zwischen den beschriebenen Spannungen Va und Vb ausgibt, eine PID-Regeleinheit 52 und eine einen Antriebsverstärker aufweisende Spulenantriebseinheit 53 verbunden und dienen dem Ausgleich einer Ungleichheit zwischen den Spannungen Va und Vb. Das heißt, dass zum Zurückstellen des Balkens 28, der sich aus der zuvor beschriebenen Referenzgleichgewichtsposition heraus bewegt hat, der in die Antriebsspule 32 fließende Strom erhöht oder verringert wird, bis die Differenz Vc zwischen den von der oberen und der unteren Fotodiaode 43 und 44 ausgegebenen Spannungen Va und Vb Vc = 0 erreicht, und es wird eine Rückkopplungsregelung durchgeführt, bis der Balken 28 wieder die Referenzgleichgewichtsposition erreicht, das heißt, bis die Balkenpositionserkennungseinheit 40 wieder als im Gleichgewicht befindlich gilt. Schließlich fließt ein dem Gewicht entsprechender Strom in der Antriebsspule 32. Selbst in einem Zustand, in dem kein Gewicht auf der Waagschale 6 lastet und nur die Waagschale 6 vorhanden ist, ist der die Waagschale 6 aufweisende Roberval-Mechanismus 2 mit einer Nullpunktlast belastet, so dass ein entsprechender Strom fließt.
Andererseits sind mit der Antriebsspule 32 ein Gewichtsstrom-I/U-Wandler 61 und ein A/D-Wandler 62 sowie eine MPU (Mikroprozessor) 63 verbunden, und ein durch die Antriebsspule 32 fließender Strom wird durch den Gewichtsstrom-I/U-Wandler 61 in einer Spannung umgewandelt, und die Spannung wird von dem A/D-Wandler 62 quantifiziert und von der MPU 63 in einen Gewichtsmesswert umgewandelt. Die MPU 63 weist eine CPU, einen ROM und einen RAM auf, die in der Figur nicht dargestellt sind, und es sind verschiedene Steuerprogramme in dem ROM gespeichert und werden ausgeführt. Mit der MPU 63 sind eine Betätigungstaste 64 und eine Anzeigeeinheit 63 etc. verbunden, und verschiedene Operationen und verschiedene Ergebnisse können bestätigt werden.
Die Grundform und das Funktionsprinzip der elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp wurden zuvor beschrieben. In Verbindung damit wird nachfolgend eine Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Die gleichen Komponenten wie bei herkömmlichen Konfigurationen sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung entfällt.
4 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 5 ist ein Schaltbild eines wesentlichen Bereichs in 4. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von einer herkömmlichen Konfiguration dadurch, dass der Umwandlungskoeffizient KA des mit der oberen Fotodiode 43 verbundenen oberen I/U-Wandlers 47A variabel ausgelegt ist. Die MPU 63 ist mit einer Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 versehen. Der obere I/U-Wandler 47A und die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 dienen als eine Balkengleichgewichtseinstelleinheit.
Der mit der unteren Fotodiode 44 zu verbindende untere I/U-Wandler 47b ist gleich dem herkömmlichen unteren I/U-Wandler 47b in 2 und sein Umwandlungskoeffizient Kb ist festgelegt. 5 beschreibt ein Beispiel für die Konfiguration desselben. Der untere I/U-Wandler 47b weist einen Operationsverstärker 45b und einen Widerstand 46b auf. Ein Widerstandswert des Widerstands 46b ist auf beispielsweise 100 kΩ eingestellt. Das heißt, dass in diesem Fall der Umwandlungskoeffizient kb 100 kΩ ist (festgelegt).
Andererseits sind in dem oberen I/U-Wandler 47A, wie in 5 dargestellt, mit dem Operationsverstärker 45a ein existierender Widerstand 46a und ein erster Widerstand 73a1, ein zweiter Widerstand 73a2, ein dritter Widerstand 73a3 und ein vierter Widerstand 73a4 parallel verbunden. Mit dem existierenden Widerstand 46a und den anderen Widerständen 73a1 bis 73a4 sind analoge Schalter derart verbunden, dass sie jeweils ein Paar mit den Widerständen bilden. Der existierende Widerstand 46a und die anderen Widerstände 73a1 bis 73a4 weisen unterschiedliche Widerstandswerte auf, wobei beispielsweise der existierende Widerstand 46a äquivalent zu dem unteren Widerstand 46b auf 100 kΩ eingestellt ist, der erste Widerstand 73a1 auf 91 kΩ eingestellt ist, der zweite Widerstand 73a2 auf 85 kΩ eingestellt ist, der dritte Widerstand 73a3 auf 39 kΩ eingestellt ist, und der vierte Widerstand 73a4 auf 8 kΩ eingestellt ist. Das heißt, dass in diesem Fall der Umwandlungskoeffizient KA einer der Werte 100 kΩ, 91 kΩ, 85 kΩ, 39 kΩ und 8 kΩ ist und variabel ist.
Der existierende Widerstand 46a und die anderen Widerstände 73a1 bis 73a4 des oberen I/U-Wandlers 47A werden jeweils in Reaktion auf Umwandlungsverhältniswählsignale (0) bis (4) der Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 geladen. Der existierende Widerstand 46a wird in Reaktion auf das Wählsignal (0) geladen, der erste Widerstand 73a1 wird in Reaktion auf das Wählsignal (1) geladen, der zweite Widerstand 73a2 wird in Reaktion auf das Wählsignal (2) geladen, der dritte Widerstand 73a3 wird in Reaktion auf das Wählsignal (3) geladen, und der vierte Widerstand 73a4 wird in Reaktion auf das Wählsignal (4) geladen.
Zur Durchführung eines normalen Vorgangs zum Wiegen eines Wagegegenstands verwendet die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 den existierenden Widerstand 46a in Reaktion auf das Wählsignal (0), so dass die Verhältnisse der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltung zueinander äquivalent werden. Somit wird, wie die herkömmlicherweise getan wird, ein Gleichgewicht in einem Zustand hergestellt, in dem der Balken 28 horizontal ist (erster Gleichgewichtszustand).
Wenn andererseits ein Waageleistungsbestätigungsverfahren oder ein nachfolgend noch beschriebenes Waagekalibrierungsverfahren durchgeführt wird, wählt die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 eines der Wählsignale (1) bis (4) entsprechend einem zu erzeugenden imaginären Gewicht, um die Umwandlungsraten der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltung zu verändern.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der elektronischen Waage 1 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Fall beschrieben, in welchem das Wählsignal (2) von der Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 ausgegeben wird. Der oberen und der unteren Fotodiode 43 und 44 wird ein Nennstrom von beispielsweise 100 μA von einer Nennstromquelle 75 zugeführt, und unmittelbar nach der Ausgabe des Wählsignals (2) befindet sich keine Last auf der Waagschale 6, so dass der Balken 28 horizontal ist, und die Ströme Ia und Ib der oberen und der unteren Fotodiode 43 und 44 sind zueinander äquivalent (50 μA). Jedoch wird aufgrund des Wählsignals (2) in der oberen Lichtempfangsschaltung der zweite Widerstand 73a2 (85 kΩ) auf den Strom 1a aufgeschaltet, so dass die Spannung Va geringer wird (–4,25 V) als bei der Verwendung des existierenden Widerstands 46a (–5,0 V) und ein Ungleichgewicht mit der Spannung Vb (–5,0 V) der unteren Lichtempfangsschaltung bewirkt wird. Daher arbeitet die Waage derart, dass Spannung Va = Spannung Vb, und der Balken 28 bewegt sich nach oben. In einem Zustand, in dem der Balken 28 nach oben geneigt ist, konvergiert schließlich der Strom Ia der oberen Lichtempfangsschaltung auf 54 μA, der Strom Ib der unteren Lichtempfangsschaltung konvergiert auf 46 μA, und die Spannungen konvergieren zu Va = Vb = im Wesentlichen –4,6 V) zweiter Gleichgewichtszustand). Entsprechend der Änderung der Gleichgewichtsposition des Roberval-Mechanismus 2 wird die Waagschale 6 in die Richtung, in die sie gedrückt wird, bewegt, so dass die Nullpunktlast größer als zuvor wird. In Reaktion hierauf verändert sich ein von der Antriebsspule 32 her zu erhaltender Stromwert, und eine Nullpunktlast wird gemessen, die größer als die bei in horizontaler Position befindlichem Balken 28 gemessene Nullpunktlast ist. Vom Standpunkt der elektronischen Waage 1 entspricht dies dem Platzieren eines Gewichts auf der Waagschale 6.
Somit werden bei der elektronischen Waage 1 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die I/U-Umwandlungskoeffizienten KA und Kb der von der oberen und der unteren Fotodiode 43 und 44 ausgegebene Fotoströme zueinander nicht-äquivalent gemacht, und die Gleichgewichtsverhältnisse der oberen und der unteren Fotodiode werden verändert, um die Gleichgewichtsposition des Balkens 28, welche von der Balkenpositionserkennungseinheit 40 erkannt wird, gegenüber der ursprünglichen Referenzgleichgewichtsposition (erster Gleichgewichtszustand) in eine andere Position (zweiter bis fünfter Gleichgewichtszustand) bewegt, und dementsprechend kann ein imaginäres Gewicht, das jeweils einem der Gleichgewichtszustände entspricht, erzeugt werden. Das heißt, dass ohne tatsächliches Platzieren eines Gewichts derselbe Zustand wie bei einem auf der Waagschale 6 platzeierten Gewicht erzeugt werden kann.
In ähnlicher Weise wird durch die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72, wenn das Wählsignal (1) ausgegeben wird, der erste Widerstand 73a1 auf den Strom Ia aufgeschaltet und der dritte Gleichgewichtszustand wird erzeugt. Wenn das Wählsignal (3) ausgegeben wird, wird der dritte Widerstand 73a3 auf den Strom Ia aufgeschaltet und der vierte Gleichgewichtszustand wird erzeugt. Wenn das Wählsignal (4) ausgegeben wird, wird der vierte Widerstand 73a4 auf den Strom Ia aufgeschaltet und der fünfte Gleichgewichtszustand wird erzeugt. Da die Differenz zwischen den Gleichgewichtsverhältnissen der oberen und der unteren Schaltung zunimmt, kann ein höheres imaginäres Gewicht erzeugt werden.
Anschließend können das Platzieren und Entfernen. dieses imaginären Gewichts durchgeführt werden, indem das Wählsignal der Gleichgewichtsverhaltnisbestimmungseinheit 72 EIN/AUS geschaltet wird. Das heißt, dass durch das wiederholte Laden anderer Widerstände 73a1 bis 73a4 und das Abschalten derselben, die Leistungswiederholung der Waage durch Platzieren und Entfernen des imaginären Gewichts elektrisch geprüft werden kann. Dies wird im Folgenden beschrieben.
6 ist ein Flussdiagramm eines Waageleistungsbestätigungsverfahrens unter Verwendung der elektronischen Waage gemäß der vorliegenden Erfindung. Zuerst werden in Schritt S1 mittels der Betätigungstaste 64 ein Referenzwert A0 der Gleichgewichtsverhältnisse der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltung, ein Änderungswert An, um welchen eine Veränderung zu einem Sol-Gleichgewichtsverhältnis erfolgt, und die Anzahl der Wiederholungen N eingestellt. Diese Einstellung wird über die Betätigungstaste 64 etc. durchgeführt. Der Referenzwert A0 ist im Grunde A0 = 0,5/0,5 = 1, basierend auf den Verhältnissen der Lichtempfangsschaltungen, das heißt, dass ein Verhältnis zwischen der oberen Schaltung und der unteren Schaltung = 50% (KA = 100 kΩ):50% (Kb = 100 kΩ). Um die eigene Nullpunktlast zu erhöhen, kann jedoch der Referenzwert als Basis höher eingestellt werden (beispielsweise A0 = 1,2). Der Änderungswert An beträgt in den zuvor genannten Beispiel An = 0,46/0,54 = 0,85 im Falle eines Verhältnisses zwischen der oberen Schaltung und der unteren Schaltung = 46% (KA = 85 kΩ):54% (Kb = 100 kΩ). Anschließend wird in Schritt S2 der Referenzwert A0 in den Schaltungen spezifiziert. Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel gibt die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 das Wählsignal (0) aus. Danach wird in Schritt S3 ein Messwert WO im Fall des Referenzwerts A0 gelesen. Anschließend wird in Schritt S4 der Änderungswert An in den Schaltungen spezifiziert. Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel gibt die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 das Wählsignal (2) aus. Als nächstes wird in Schritt S5 ein Messwert Wn im Fall des Änderungswerts An gelesen. Danach wird in Schritt S6 eine Spanne Sn der Messwerte berechnet. Die Spanne ist Sn = Wn-W0, und wenn beispielsweise der Messwert W0 = 20,0000 g und der Messwert W1 = 23,3000 g beträgt, so ist Sn = 3,3000 g. Danach wird in Schritt S7 festgestellt, ob die Wiederholungsanzahl N erreicht wurde. Wenn die Wiederholungsanzahl N nicht erreicht ist, kehrt der Ablauf zu Schritt S2 zurück. Wenn die Wiederholungsanzahl N erreicht ist, wird eine Standardabweichung σ aus einer Messwertspanne Sn von N Messungen berechnet, und der Ablauf wird beendet, Die vorbeschriebene arithmetische Operation wird von der MPU 63 durchgeführt. Die MPU 63 dient als Leistungsbestätigungseinrichtung.
Das heißt, dass die elektronische Waage 1 die Leistungsbestätigungseinrichtung enthält, welche die Leistungswiederholung der Waage anhand eines Messwerts, der in der Gleichgewichtsposition gemessen wurde, und eines an der anderen Gleichgewichtsposition gemessenen Messwerts prüft, indem die Balkenpositionserkennungseinrichtung abwechselnd zwischen zwei Zuständen unter zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen, welche die Balkengleichgewichtseinstelleinheit (oberer I/U-Wandler 47A) einstellen kann, wechseln lässt, in welchen die Gleichgewichtsposition auf die Referenzgleichgewichtsposition eingestellt ist und die Gleichgewichtsposition auf eine andere Gleichgewichtsposition eingestellt ist, welche einem zu platzierenden imaginären Gewicht entspricht.
7 zeigt Ergebnisse der Messung unter Verwendung des in 6 dargestellten Leistungsbestätigungsverfahrens und zeigt als Beispiel einen Wert eines imaginären Gewichts und eine Leistungswiederholung (Standardabweichung) σ, wenn die Verhältnisse zwischen der oberen und der unteren Lichtempfangseinheit bei einer Waage mit einer Wägekapazität von 200 g verändert werden. Der Fall, in dem die Standardabweichung 0,1 mg oder weniger beträgt, ist mit ausgezeichnet bewertet (Doppelkreis), der Fall, in dem die Standardabweichung mehr als 0,1 mg und nicht mehr als 10 mg beträgt, ist mit gut bewertet (Kreis), und der Fall, in dem die Standardabweichung über 10 mg beträgt, ist mit nicht gut bewertet (Dreieck).
In einem ”Standardzustand” ist, in Reaktion auf das Wählsignal (0), der Widerstand 46b an die untere Schaltung angelegt und der existierende Widerstand 46a ist an die obere Schaltung angelegt, und die Verhältnisse der Lichtempfangsschaltungen, das heißt das Verhältnis der oberen Lichtempfangsschaltung zur unteren Lichtempfangsschaltung = 50% (KA = 100 kΩ):50% (Kb = 100 kΩ) und der Änderungswert An = 1,0. In einem ”Zustand A” wurde, in Reaktion auf das Wählsignal (1), der Widerstand 46b an die untere Schaltung angelegt und der erste Widerstand 73a1 wurde an die obere Schaltung angelegt, und die Verhältnisse der Lichtempfangsschaltungen, das heißt das Verhältnis der oberen Lichtempfangsschaltung zur unteren Lichtempfangsschaltung = 48% (KA = 91 kΩ):52% (Kb = 100 kΩ) und der Änderungswert An = 0.92, und im Ergebnis betrug das imaginäre Gewicht 1,7 g und die Leistungswiederholung σ war ausgezeichnet (Doppelkreis). In einem ”Zustand B”, der als Beispiel zuvor eingehend beschrieben wurde, wurde, in Reaktion auf das Wählsignal (2), der Widerstand 46b an die untere Schaltung angelegt, der zweite Widerstand 73a2 wurde an die obere Schaltung angelegt, und die Verhältnisse der Lichtempfangsschaltungen, das heißt das Verhältnis der oberen Lichtempfangsschaltung zur unteren Lichtempfangsschaltung = 46% (KA = 85 kΩ):54% (Kb = 100 kΩ) und der Änderungswert An = 0.85, und im Ergebnis betrug das imaginäre Gewicht 3,3 g und die Leistungswiederholung σ war ausgezeichnet (Doppelkreis). In einem ”Zustand C” wurde, in Reaktion auf das Wählsignal (3), der Widerstand 46b an die untere Schaltung angelegt, der dritte Widerstand 73a3 wurde an die obere Schaltung angelegt, und die Verhältnisse der Lichtempfangsschaltungen, das heißt das Verhältnis der oberen Lichtempfangsschaltung zur unteren Lichtempfangsschaltung = 29% (KA = 39 kΩ):71% (Kb = 100 kΩ) und der Änderungswert An = 0.41, und im Ergebnis betrug das imaginäre Gewicht 19 g und die Leistungswiederholung σ war gut (Kreis). In einem ”Zustand D” wurde, in Reaktion auf das Wählsignal (4), der Widerstand 46b an die untere Schaltung angelegt, der vierte Widerstand 73a4 wurde an die obere Schaltung angelegt, und die Verhältnisse der Lichtempfangsschaltungen, das heißt das Verhältnis der oberen Lichtempfangsschaltung zur unteren Lichtempfangsschaltung = 7% (KA = 8 kΩ):93% (Kb = 100 kΩ) und der Änderungswert An = 0.08, und im Ergebnis betrug das imaginäre Gewicht 63 g und die Leistungswiederholung σ war nicht gut (Dreieck).
Anhand dieser Ergebnisse wurde festgestellt, dass eine ausgezeichnete Leistungswiederholung mit einem geringen imaginären Gewichtsbetrag wie im ”Zustand A” und im ”Zustand B” erreicht wurde. Diese Tatsache bestätigte, dass die vorliegende Erfindung für eine Leistungsprüfung mit einem geringen Gewicht sehr effektiv ist. Im Falle des imaginären Gewichts im ”Zustand C” und im ”Zustand D” wird angenommen, dass die Neigung des Balkens 28 zugenommen hat, ein Ausgangssignal der Fotodiode, deren Lichtempfangsmenge verringert war, im Rauschen verborgen wurde, und das Signalrauschverhältnis verschlechtert wurde. Jedoch kann das imaginäre Gewicht in dem ”Zustand C” und in dem ”Zustand D” gehandhabt werden, indem die Lichtempfangsmenge vergrößert wird, beispielsweise durch Formen etc. des Fensters 41, das gegenwärtig eine genaue Kreisform aufweist, zu einer vertikalen langen ovalen Form, oder durch das Wählen von Fotodioden mit geeigneten Formen, und daher ist die vorliegende Erfindung weiterhin ist ausreichendem Maße effektiv verwendbar.
Als Nächstes kann die elektronische Waage 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ein imaginäres Gewicht unter Verwendung ihres eigenen Mechanismus erzeugen, so dass das imaginäre Gewicht als Gewicht für eine Kalibrierung verwendet werden kann. Dies wird im Folgenden beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm einer Waagekalibrierungsverfahrens unter Verwendung der elektrischen Waage gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird in Schritt S11 über die Betätigungstaste 64 ein Referenzwert A0 der Gleichgewichtsverhältnisse zwischen der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltung sowie ein Kalibrierungswert Aa, mittels welchem eine Kalibrierung auf ein Soll-Gleichgewichtsverhältnis erfolgen kann, eingestellt. Diese Einstellung wird über die Betätigungstaste 64 etc. durchgeführt. Der Referenzwert A0 ist generell A0 = 1,0. Um die eigene Nullpunktlast zu erhöhen, kann jedoch der Referenzwert als Basis höher eingestellt werden (beispielsweise, A0 = 1,2). Als Kalibrierungswert An wird zu Erklärungszwecken der in dem zuvor beschriebenen Beispiel verwendete Wert An = 0,85 (obere Schaltung zu unterer Schaltung = 46% (KA = 85 kΩ):54% (Kb = 100 kΩ) verwendet. Anschließend wird in Schritt S12 der Referenzwert A0 in den Schaltungen spezifiziert und ein Messwert WO (beispielsweise WO = 20,0000 g) wird gelesen. Anschließend wird in Schritt S13 ein Kalibrierungswert Aa in den Schaltungen spezifiziert und ein Messwert Wa (beispielsweise Wa = 23,3000 g) wird gelesen. Danach werden in Schritt S14 Kalibrierungsdaten Wc = Wa – W0 berechnet (beispielsweise Wc = 23,3000 g – 20,0000 g = 3,3000 g). Anschließend wird in Schritt S15 ein Korrekturkoeffizient k auf 1 eingestellt. Danach stellt in Schritt S16 die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 die Gleichgewichtsverhältnisse der Schaltungen auf den Referenzwert A0 zurück. Anschließend werden in Schritt S17 Wiegedaten Wn (vor der Korrektur) erfasst. Beispielsweise wird Wn = 2.0000 g erfasst. Danach werden in Schritt S18 die Wiegedaten Wn durch den Korrekturkoeffizienten k korrigiert, und es werden korrigierte Daten Wn' auf der Anzeigeeinheit 65 angezeigt. Beispielsweise ist Wn = (2,0000 g) × k (1,0000 g) = 2,0000 g, und es werden korrigierte Daten Wn' = 2,0000 g erhalten. Somit werden korrigierte Wiegedaten auf der Anzeige der Waage normal angezeigt. Danach wird in Schritt S19 anhand der Betätigungstaste 64 festgestellt, ob eine Kalibrierungstaste betätigt wurde. Wurde diese nicht betätigt, kehrt der Ablauf zu Schritt S17 zurück. Wurde sie betätigt, geht der Ablauf zu Schritt S20 über. Wenn der Ablauf zu Schritt S20 fortschreitet, wird der Referenzwert A0 in den Schaltungen eingestellt, und ein Messwert W0' (beispielsweise W0' = 20,0000 g) wird gelesen. Anschließend wird in Schritt S21 der Kalibrierungswert Aa in den Schaltungen eingestellt und ein Messwert Wa' (beispielsweise Wa' = 23,3010 g) wird gelesen. In Schritt S22 werden anschließend Abweichungsdaten Wc' = Wa' – WO' berechnet (beispielsweise Wc' = Wa' – W0' = 23,3010 g – 20,0000 g = 3,3010 g). Danach wird in Schritt S23 der Korrekturkoeffizient k = Wc'/Wc berechnet und gespeichert (beispielsweise k = 3,3010/3,300 = 1,0003).
Anschließend werden in Schritt S24 die Gleichgewichtsverhältnisse in den Schaltungen auf den Referenzwert A0 zurückgesetzt und der Ablauf kehrt zu dem Schritt S17 zurück. Danach werden nach der Erfassung von Wiegedaten diese Wiegedaten durch das Einstellen von k = 1,0003 in den Schritten S17 und S18 korrigiert. Die zuvor beschriebene arithmetische Operation wird in der MPU 63 durchgeführt. Die MPU 63 dient als Kalibrierungseinrichtung 63.
Das heißt, dass die elektronische Waage 1 eine Kalibrierungseinrichtung aufweist, welche die Balkenpositionserkennungseinheit in zwei Zustände wechseln lässt, in welchen die Gleichgewichtsposition auf eine Referenzgleichgewichtsposition eingestellt ist bzw. die Gleichgewichtsposition auf eine andere Gleichgewichtsposition eingestellt ist, die einem imaginären Gewicht entspricht, das als Gewicht für eine Kalibrierung verwendet werden soll, wobei die Waage ferner Kalibrierungsdaten aus einem vorab in der Referenzgleichgewichtsposition gemessenen Messwert und einem in der anderen Gleichgewichtsposition gemessenen Messwert erhält, Abweichungsdaten aus einem in der Referenzgleichgewichtsposition gemessenen Messwert und einem in der anderen Gleichgewichtsposition zum Zeitpunkt der Kalibrierung gemessenen Messwert erhält, und die Waage kalibriert, indem die Wiegedaten durch einen Korrekturkoeffizienten korrigiert werden, der durch Dividieren der Abweichungsdaten durch die Kalibrierungsdaten erhalten werden.
Selbst wenn die Kalibrierungstaste in Schritt S18 nicht gedrückt ist, kann, wenn der Spannenwert automatisch periodisch geprüft wird und eine Abweichung eines Messwerts (fehlerhafter Spannenwert) festgestellt wird, ein Alarm oder dergleichen erzeugt werden. Wenn eine Änderung der Umgebungstemperatur auftritt, kann der Spannenwert automatisch bestätigt werden, und der Korrekturwert kann aktualisiert werden.
Als nächstes zeigt 9 eine Modifizierung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In 9 sind die obere und die untere Schaltung von 5 umgekehrt und der Umwandlungskoeffizient KB des unteren I/U-Wandlers 47B in der unteren Lichtempfangsschaltung ist variabel, und der Umwandlungskoeffizient ka des oberen I/U-Wandlers 47a in dem oberen Lichtempfangselement ist festgelegt. Auf den oberen I/U-Wandler 47a ist nur der Widerstand 46a (100 kΩ) geladen. Mit dem unteren I/U-Wandler 47B sind, ähnlich dem oberen I/U-Wandler 47A in 5, der existierende Widerstand 46b (100 kΩ), der erste Widerstand 73a1, der zweite Widerstand 73a2, der dritte Widerstand 73a3 und der vierte Widerstand 73a4 selektiv parallel verbunden. Bei dieser Modifizierung dienen der untere I/U-Wandler 47B und die Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 als Balkengleichgewichtseinstelleinheit.
Bei dieser Modifizierung kehren sich, wenn wie in dem zuvor beschriebenen Beispiel das Wählsignal (2) ausgegeben wird, die Verhältnisse der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltungen gegenüber denjenigen des zuvor beschriebenen Beispiels um, und der Balken 28 bewegt sich abwärts, und in einem Zustand, in dem der Balken 28 nach unten geneigt ist, konvergiert schließlich der Strom Ia der oberen Lichtempfangsschaltung auf 46 μA, der Strom Ib der unteren Lichtempfangsschaltung konvergiert zu 54 μA und die Spannungen konvergieren zu Va = Vb' im Wesentlichen –4,6 V. Das heißt, dass das Verhältnis der oberen Schaltung zur unteren Schaltung = 46%:54%, der Balken 28 sich nach unter bewegt, und der Messwert En in 6 und 7 als negatives Gewicht erhalten wird.
Selbst wenn der Messwert Wn ein negativer Wert ist, kann er ähnlich einem positiven Wert gehandhabt werden, so dass die Leistungswiederholung auf dieselbe Weise wie in 6 dargestellt geprüft werden kann. Selbst wenn der Messwert Wn ein negativer Wert ist, kann die Waage durch Verwenden eines Absolutwerts auf die gleiche Weise kalibriert werden wie in 8 dargestellt.
Die in 9 dargestellte Konfiguration wurde effektiv bei einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp angewendet, die als Sekundärhebel (eine Struktur mit zwei Balken, die mit zwei Hebeln verbunden sind) bezeichnet wird. Bei der elektronischen Waage vom Sekundärhebeltyp wird, um die Empfindlichkeit mit einem geringen Strom zu erhöhen, ein Mechanismus eingesetzt, der ein Gewicht über den ersten Balken und den zweiten Balken überträgt. Eine Gleichgewichtspositionsbestimmungseinheit ist an einem Spitzenende des zweiten Balkens in derselben Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, und wenn ein Gewicht auf der Waagschale platziert wird, neigt sich der erste Balken nach oben und der zweite Balken 282 neigt sich nach unten. Die in 9 dargestellte Konfiguration wird vorzugsweise bei einem derartigen Typ von elektronischen Waagen eingesetzt, der ein Wiegen durch Anpassen des Gleichgewichts des nach unten geneigten zweiten Balkens durchführt.
Ferner ist bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die vorliegende Erfindung mit einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp mit einer optischen Balkenpositionserkennungseinheit ausgeführt, wobei die vorliegende Erfindung jedoch auch bei einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp Verwendung finden kann, die eine Kapazität-Balkenpositionserkennungseinheit aufweist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel (4) nur in der Konfiguration der Balkenpositionserkennungseinheit 40, und die übrige Konfiguration ist dieselbe wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
10 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches Details der Kapazität-Balkenpositionserkennungseinheit 40 beschreibt. Die bereits zuvor beschriebenen Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt.
An einem Spitzenende des Balkens 28 ist eine bewegbare Elektrode 48 befestigt, deren Position sich zusammen mit dem Balken 28 vertikal bewegt. An der oberen und der unteren Seite der bewegbaren Elektrode 48 sind in ihren Positionen nicht bewegbare immobile Elektroden 49a und 49b angeordnet. Diese bewegbare Elektrode 48 und die immobilen Elektroden 49a und 49b dienen als Balkenpositionserkennungseinheit 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
In diesem Fall ist die Kapazität zwischen der immobilen Elektrode 49a und der bewegbaren Elektrode 48 Ca, und die Kapazität zwischen der immobilen Elektrode 49b und der bewegbaren Elektrode 48 ist Cb. Mit der bewegbaren Elektrode 48 und den immobilen Elektroden 49a und 49b sind ein Kapazität-/Spannungswandler 47'A, der die Kapazität Ca erkennt, und ein Kapazität-/Spannungswandler 47'B verbunden, der die Kapazität Cb erkennt. Herkömmlicherweise wird ein Gleichgewicht so hergestellt, dass die Kapazität Ca und die Kapazität Cb einander gleich werden, jedoch kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels der Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit 72 der MPU 63 ein anderer Gleichgewichtszustand erzeugt werden, indem die Umwandlungskoeffizienten des Kapazität-/Spannungswandlers 47'A und des Kapazität-/Spannungswandler 47'B voneinander verschieden gewählt werden. Das heiß, dass ohne tatsächliches Platzieren eines Gewichts derselbe Zustand wie bei einem auf der Waagschale 6 angeordneten Gewicht erzeugt werden kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann auch die Leistungswiederholung auf dieselbe Art und Weise geprüft werden wie in 6, und die Waage kann auf dieselbe Weise wie in 8 kalibriert werden.
Bei den mehreren zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen muss die Balkengleichgewichtseinstelleinheit lediglich zwei oder mehr Gleichgewichtszustände eines Zustands erzeugen, in welchem die Gleichgewichtsverhältnisse der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltungen 1:1 sind, und einen Zustand (Zustände), in welchen die Verhältnisse von 1:1 verschieden sind. Hinsichtlich der Umwandlungskoeffizienten der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltung ist es akzeptabel, dass der I/U-Umwandlungskoeffizient einer der Lichtempfangsschaltungen fest eingestellt ist, und der I/U-Umwandlungskoeffizient der anderen Lichtempfangsschaltung variabel eingestellt ist, oder dass die I/U-Umwandlungskoeffizienten der oberen und der unteren Lichtempfangsschaltungen variabel eingestellt sind und einer der I/U-Umwandlungskoeffizienten von dem anderen verschieden eingestellt ist.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen weist die Balkenpositionserkennungseinheit eine Gruppe von Widerständen auf, die in Reaktion auf ein Wählsignal ausgewählt werden, wobei es jedoch auch möglich ist, ein Zeitverhältnis des EIN/AUS-Zustands der Widerstandsverbindung durch ein PWM-Signal einzustallen und einen beliebigen Widerstandswert äquivalent variabel geladen wird. Hierbei kann als eine Periode des PWM-Signals durch das Wählen einer hohen Frequenz, auf die der mechanische Teil nicht reagiert, ein erforderliches Gewicht wahlweise frei erzeugt werden.
Wenn der Gleichgewichtszustand verändert wird, kann sich die Stärke eines Magnetfelds um die Spule, die eine elektromagnetische Kraft erzeugt, verändern, und in diesem Fall ist es erwünscht, dass eine geeignete Korrektur (lineare Korrektur oder Temperaturkorrektur) in dem neuen Gleichgewichtszustand zur Anwendung kommt.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen Beispiele, bei welchen als Balkenpositionserkennungseinheit eine Einheit vom optischen Typ und eine Einheit vom Kapazitätstyp verwendet wurden, und zusätzlich zu diesen sind auch kontaktlose Positionserkennungsverfahren wie ein Wirbelstrom-, ein Ultraschall- und ein Laserverfahren verwendbar.
Als weiteren Effekt der zuvor beschriebenen elektronischen Waagen 1 können die zuvor beschriebenen elektronischen Waagen 1 ein Gewicht durch elektrische Betätigung ihres eigenen Mechanismus laden. Anders als im Fall der Verwendung eines eingebauten Gewichts beeinflusst daher eine Bewegung der Luft um das das Gewicht einschließende Antriebssystem den Messwert nicht.
Die erfindungsgemäße elektronische Waage 1 benötigt kein eingebautes Gewicht und keine Antriebseinheit hierfür, und daher kann der von der Waage selbst benötigte Raum minimiert werden, und die Waage kann als in einer Anlage eingebaute Waage verwendet werden, bei welcher eine Größenverringerung erwünscht ist.
Beim Zusammenbau eines mechanischen Teils der elektronischen Waage 1 kann eine Ausgleichsgewichtseinstellung (Spielfehlereinstellung) erforderlich sein, und herkömmlicherweise wird zwangsweise eine Positionsänderung durch Einsetzen eines Abstandhalters in die Balkenpositionserkennungseinheit 40 bewirkt, wobei bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch dieser Vorgang durch die Wahl anderer Widerstände 73a1 bis 73a4 elektrisch und leicht durchgeführt werden kann.
Wenn die elektronische Waage 1 einen Mechanismus enthält, der Vibrationen erkennt, kann auch in Betracht gezogen werden, dass der Mechanismus dazu verwendet wird, Einflüsse der Vibrationen durch Aufbringen von gegenphasigen Vibrationen auf die elektronische Waage 1 auszugleichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer herkömmlichen elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp.
2 ist ein Konfigurationsblockdiagramm der herkömmlichen elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp.
3 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Zustands einer Balkenpositionserkennungseinheit.
4 ist ein Konfigurationsblockdiagramm der herkömmlichen elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Schaltbild eines wesentlichen Bereichs von 4.
6 ist ein Flussdiagramm eines Waageleistungsbestätigungsverfahrens unter Verwendung der elektronischen Waage nach der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt Messergebnisse gemäß dem in 6 dargestellten Leistungsbestätigungsverfahren.
8 ist ein Flussdiagramm eines Waagekalibrierungsverfahrens unter Verwendung der elektronischen Waage nach der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Modifikation des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer elektronischen Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

1: elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp
2: Roberval-Mechanismus
6: Waagschale
28: Balken
32: Antriebsspule
40: Balkenpositionserkennungseinheit
41: Fenster
42: LED
43, 44: Fotodiode
47A: oberer I/U-Wandler (Balkengleichgewichtseinstelleinheit)
47B: unterer I/U-Wandler
46a, 73a1–73a4, 46b: Widerstand
72: Gleichgewichtsverhältnisbestimmungseinheit (Balkengleichgewichtsein
stelleinheit)

Claims

Elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp mit: einem Roberval-Mechanismus, der die Gewichtsübertragung von einer Waagschale führt; einem Balken, der während der Führung durch den Roberval-Mechanismus schwingt; einer Balkenpositionserkennungseinheit, welche die Position des Balkens erkennt; und einer Balkengleichgewichtseinstelleinheit, welche die Balkenpositionserkennungseinheit in zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen einstellt.
Elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp mit: einem Roberval-Mechanismus, der die Gewichtsübertragung von einer Waagschale führt; einem Balken, der während der Führung durch den Roberval-Mechanismus schwingt; einer Balkenpositionserkennungseinheit, die ein Fenster aufweist, das aus einem Spitzenende des Balkens ausgestanzt ist; einem Lichtabstrahlelement, das auf einer Seite des Fensters angeordnet ist; und Lichtempfangselementen mit einem photovoltaischen Effekt, die auf der anderen Seite des Fensters angeordnet sind und in der oberen und der unteren Seite des Fensters angeordnet sind; und einer Balkengleichgewichtseinstelleinheit, welche die Balkenpositionserkennungseinheit in zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen einstellt, indem der Umwandlungskoeffizient eines Strom-/Spanungswandlers für photovoltaischen Strom, der von der oberen oder der unteren Seite der Lichtempfangselemente ausgegeben wird, zu einem Wert geändert wird, der von einem Umwandlungskoeffizienten eines anderen Strom-/Spannungswandlers verschieden ist.
Elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die elektronische Waage ferner eine Leistungsbestätigungseinrichtung aufweist, welche die Leistungswiederholung der Waage prüft, indem sie die Balkenpositionserkennungseinheit abwechselnd zwischen zwei Zuständen unter den zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen wechseln lässt.
Elektronische Waage vom elektromagnetischen Kraftkompensationstyp nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die elektronische Waage ferner eine Kalibrierungseinrichtung aufweist, welche die Waage unter Verwendung von Messwerten zweier Zustände unter den zwei oder mehr Gleichgewichtszuständen kalibriert.