DE1248320B

DE1248320B - Automatic weighing device

Info

Publication number: DE1248320B
Application number: DE1963H0049584
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Wolf
Original assignee: Hoefliger und Karg KG
Current assignee: Hoefliger und Karg KG
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1963-06-28
Publication date: 1967-08-24

Description

Selbsttätige Abwägevorrichtung Es sind elektromechanische Waagen bekannt, bei denen die den Lastträger aufnehmenden belastungsempfindlichen Systeme entweder als Feder-Massesystem oder als Kompensationssystem ausgebildet sind.Automatic weighing device Electromechanical scales are known where the load-sensitive systems picking up the load carrier either are designed as a spring-mass system or as a compensation system.

Beim Feder-Massesystem dient die Auslenkung einer Federanordnung unter dem Einfluß einer Last als Maß für den Betrag dieser Last, und die der Wegänderung entsprechende elektrische Größe wird als Spannungsänderung gewonnen, indem ein mit der Feder sich bewegender Eisenkern eine Induktivitätsänderung in einem Spulensystem bewirkt. Die Rückführung des Systems in die Nullage bewirken hier also Federn. An Stelle einer Induktivität können auch kapazitive oder sonstige äquivalente Wandler benutzt werden. In the spring-mass system, the deflection of a spring arrangement is used under the influence of a load as a measure of the amount of this load and the change in path Corresponding electrical quantity is obtained as a voltage change by adding a the spring of moving iron core causes a change in inductance in a coil system causes. The return of the system to the zero position is brought about by springs. At Instead of an inductance, capacitive or other equivalent converters can also be used to be used.

Beim Kompensationssystem fließt in einer innerhalb eines Dauer- oder Elektromagneten beweglichen Spule ein der Auslenkung des Lastträgers infolge einer Last entsprechender Kompensationsstrom, der an einem definierten Widerstand einen der Last proportionalen Spannungsabfall hervorruft. Das Ausmaß der Auslenkung bzw. die Verschiebung des Lastträgers aus seiner Ruhelage wird dabei als Änderung des Widerstandes eines Fototransistors ermittelt, der einer Lichtquelle zugeordnet ist, von der aus je nach Belastung und Lage des Massesystems über eine am Lastträger angebrachte Blende mehr oder weniger Licht zum Transistor gelangt. With the compensation system flows in a within a continuous or Electromagnet moving coil on the deflection of the load carrier as a result of a Load corresponding compensation current, which is applied to a defined resistance causes a voltage drop proportional to the load. The extent of the deflection or the displacement of the load carrier from its rest position is considered a change in the Resistance of a phototransistor determined, which is assigned to a light source, depending on the load and position of the mass system via one on the load carrier attached screen more or less light reaches the transistor.

Beide Systeme machen einen beträchtlichen Aufwand an mechanischen und elektrischen Mitteln erforderlich. Das letztere insbesondere deswegen, weil die Auslenkungen des Lastträgers jeweils nur sehr klein sind und demgemäß die erhaltenen elektrischen Signale erst erheblich verstärkt werden müssen. Both systems require a considerable amount of mechanical effort and electrical means are required. The latter in particular because the deflections of the load carrier are only very small and accordingly the ones obtained electrical signals must first be significantly amplified.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine selbsttätige Abwägevorrichtung mit einem von dem abzuwägenden Gut beaufschlagten Kohlewiderstand, dessen hierdurch hervorgerufene Widerstandsänderungen in einem elektrischen Steuerkreis die Gutzufuhr steuern. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abwägevorrichtung zu schaffen, die bezüglich der Signalgröße günstigere Voraussetzungen aufweist und einen geringeren Aufwand erforderlich macht und die es insbesondere ermöglicht, den Meßwertgeber universeller verwendbar zu machen. In contrast, the invention relates to an automatic weighing device with a carbon resistance acted upon by the material to be weighed, its thereby Resistance changes caused in an electrical control circuit affect the material supply steer. You have the task of creating a weighing device that with regard to the signal size has more favorable conditions and a lower one Requires effort and makes it possible in particular to use the transducer to make it more universally usable.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise eine zweite, lineare Meßspannung, welche der durch die Belastung hervorgerufenen, elektrisch gemessenen Formänderung des Kohlewiderstandes proportional ist, mit der von den Widerstandsänderungen hervorgerufenen elektrischen Meßspannung zusammensetzbar ist. This object is achieved in that according to the invention in itself as is known, a second, linear measurement voltage, which is caused by the load caused, electrically measured change in shape of the carbon resistance proportional is, with the electrical measurement voltage caused by the changes in resistance is composable.

Zur Untersuchung eines belasteten, magnetisierbaren Metallteils ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Meßanordnung enthält, welche zur Ermittlung der auf Grund einer Permeabilitätsänderung des belasteten Teils entstehenden Induktionsänderung dient und die mit einer zweiten Anordnung zur Feststellung der Formänderung des Metallteils versehen ist, welche aus einem mit dem Metallteil fest vereinigten Selbstinduktionsglied besteht. Dabei werden die elektrischen Spannungen beider Induktionselemente zusammengefaßt durch ein Meßgerät angezeigt. To examine a loaded, magnetizable metal part a device known which contains a measuring arrangement which is used to determine the Induction change resulting from a change in permeability of the loaded part is used and with a second arrangement to determine the change in shape of the Metal part is provided, which consists of a self-induction member firmly united with the metal part consists. The electrical voltages of both induction elements are combined indicated by a measuring device.

Sinn und Zweck dieser Untersuchungsvorrichtung ist die Ermittlung eines Maximalpunktes, der als Sicherheitsgrenze bei der Prüfung von beanspruchten Metallteilen angenommen wird. Dies geschieht mit Hilfe eines Instruments, welches das Überschreiten der Sicherheitsgrenze durch Richtungs- bzw. Vorzeichenänderung unmittelbar oder mittelbar zur Anzeige bringt. The purpose of this investigation device is the determination a maximum point, which is used as a safety limit when testing Metal parts is accepted. This is done with the help of an instrument, which exceeding the safety limit by changing direction or sign directly or indirectly brings to the display.

Diese Untersuchungsmethode ist beschränkt auf belastete Metallteile, die magnetisierbar sind, so daß die resultierende Kurve jeweils einen ausgeprägten Wendepunkt besitzt. Sowohl bezüglich der Aufgabenstellung als auch hinsichtlich der Lösung bestehen somit grundlegende Unterschiede zwischen der beschriebenen Untersuchungsmethode und der Erfindung. This examination method is limited to contaminated metal parts, which are magnetizable, so that the resulting curve is a distinctive one Owns turning point. Both in terms of the task as well as in terms of the solution there are therefore fundamental differences between the investigation method described and the invention.

Bei der selbsttätigen Abwägevorrichtung gemäß der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Änderung der axialen Länge einer den Kohlewiderstand bildenden Säule unter der Wirkung einer Belastung mittels einer lichtelektrischen Anordnung in eine entsprechende Widerstandsänderung umzuformen und zugleich mit der ebenfalls durch dieselbe Belastung hervorgerufenen Änderung des Kohlewiderstands selbst für die Auswertung nutzbar zu machen. Dabei stehen für die Auswertung zwei Größen zur Verfügung, nämlich einmal die Widerstandsänderung der Kohlensäule selbst, die eine Funktion der Auslenkung infolge der Krafteinwirkung ist, und zum andern die durch die Wegänderung bewirkte Widerstandsänderung z. B. einer Fotodiode. Schaltet man diese beiden als variabel anzusehenden Widerstände in Reihe oder parallel, dann lassen sich an einem weiteren Widerstand, der konstant und temperaturunabhängig ist und der mit den beiden variablen Widerständen einen Stromkreis mit definierter Speisespannung bildet, mit den Widerstandsänderungen schwankende Spannungen abnehmen. In the automatic weighing device according to the invention, it has It has been found useful to change the axial length of the carbon resistance forming column under the action of a load by means of a photoelectric To transform the arrangement into a corresponding change in resistance and at the same time with the change in coal resistance caused by the same load even usable for the evaluation. There are two for the evaluation Sizes available, namely once the change in resistance the Coal column itself, which is a function of the deflection as a result of the application of force is, and on the other hand, the change in resistance caused by the change in path z. B. a photodiode. If you switch these two resistors, which can be viewed as variable in series or in parallel, then another resistor that is constant and is temperature-independent and the one with the two variable resistors is one Forms a circuit with a defined supply voltage, with the changes in resistance Fluctuating tensions decrease.

Ist die Widerstandsänderung der Kohlesäule eine lineare Funktion des Hubes und ist ferner die durch die Wegänderung erzeugte Widerstandsänderung der Diode ebenfalls linear, so ergibt sich auch eine lineare Zu- und Abnahme des Spannungsabfalls am konstanten Widerstand. The change in resistance of the coal column is a linear function of the stroke and is also the change in resistance generated by the change in travel If the diode is also linear, there is also a linear increase and decrease in the Voltage drop across the constant resistance.

Es ist ohne weiteres auch möglich, die durch Zusammendrücken der Kohlesäule auftretende Wegänderung auf induktivem oder kapazitivem Weg direkt in eine Spannungsänderung umzuformen und mit der an der Kohlesäule entstehenden, ebenfalls als Spannungsänderung verfügbar gemachten Widerstandsänderung zu addieren und für Steuer- oder Meßzwecke auszunutzen. It is also easily possible by squeezing the Change in path on the inductive or capacitive path directly in the coal column to transform a voltage change and with the one occurring on the coal column, too add the change in resistance made available as a change in voltage and for To exploit control or measurement purposes.

Eine besonders vorteilhafte Einrichtung in Ausbildung der Erfindung erhält man, wenn als belastungsempfindliches Element ein wendelförmiger Kohlewiderstand mit genügend elastischem Verhalten verwendet wird, dessen Ganghöhe konstant oder aber auch unterschiedlich sein kann. Ein solches Element bewirkt infolge seiner Federwirkung somit gleichzeitig auch die Rückführung des Lastträgers in seine Ruhelage. Die neben der Änderung des Kohlewiderstands ebenfalls zur weiteren Auswertung bestimmte Wegänderung kann dabei auch mittels eines im oberen Bereich der Wendel angebrachten Reflektors in Form einer reflektierenden Schicht oder mittels einer Blende, die auf eine Fotodiode arbeitet, erfaßt werden. A particularly advantageous device in the embodiment of the invention is obtained when a helical carbon resistor is used as the load-sensitive element with sufficient elastic behavior is used, whose pitch is constant or but can also be different. Such an element causes as a result of it Spring action thus at the same time also the return of the load carrier to its rest position. Which, in addition to the change in the coal resistance, was also intended for further evaluation The path can also be changed by means of an attached in the upper area of the helix Reflector in the form of a reflective layer or by means of a screen that working on a photodiode.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 eine Seitenansicht der Abwägevorrichtung mit einem Kohlewiderstand in Wendelform, teilweise im Schnitt, Fig. 2 das Ersatzschaltbild der Anordnung nach F i g. 1 mit in Serie geschalteten Widerständen, F i g. 3 das Ersatzbild der Anordnung gemäß F i g. 1 mit parallel geschalteten Widerständen, F i g. 4 das Ersatzbild nach F i g. 1 mit in den Zweig einer Wheatstone-Brücke geschalteten Widerständen, F i g. 5 eine Seitenansicht der Abwägevorrichtung in Form von zwei, aus einzelnen Kohleplättchen aufgeschichteten Kohlesäulen. The invention is illustrated below with reference to the drawings of exemplary embodiments explained in more detail. It represents F i g. 1 is a side view of the weighing device with a carbon resistor in helical form, partly in section, FIG. 2 shows the equivalent circuit diagram the arrangement according to FIG. 1 with resistors connected in series, FIG. 3 that Replacement image of the arrangement according to FIG. 1 with resistors connected in parallel, F i g. 4 the substitute image according to FIG. 1 with switched to the branch of a Wheatstone bridge Resistors, F i g. 5 is a side view of the weighing device in the form of two, Coal columns stacked up from individual carbon platelets.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Kohlewendel mit stetig abnehmender Wendelsteigerung bezeichnet, die in eine aus Porzellan oder Gießharz bestehende Aufnahme 2 eingesetzt ist und eine feste angeordnete isolierende Kappe 3 aufweist, die mit Trägern 4 für den Lastträger 5 versehen ist. In Fig. 1, 1 is a coal helix with a steadily decreasing helix increase which is inserted into a receptacle 2 made of porcelain or cast resin and has a fixedly arranged insulating cap 3, which is provided with supports 4 for the load carrier 5 is provided.

An die Kohlewendel ist eine flexible Leitung 6 angeschlossen, die zu einer Stromquelle 7 mit der Spannung U führt. Die vom Kohlewiderstand wegführende Verbindung 8 führt zu einer in dem eine Lichtquelle 9 enthaltenden Tastkopf 10 angeordne- ten Fotodiode 11. An der Kappe 3 ist ein Reflektor 12 angebracht, der das von der Lichtquelle ankommmende Licht zur Fotodiode zurückwirft, wobei die Lichtintensität mit dem Betrag der Auslenkung der Wendel in axialer Richtung schwankt. Kohlewendel und Diode sind hier direkt in Serie geschaltet, und in die zur Stromquelle zurückführende Leitung 13 ist noch ein konstanter und temperaturunabhängiger Widerstand 14 gelegt, an dem die Spannungsänderung A U' auftreten. An diesem Widerstand werden somit die mit den auslenkungsabhängig auftretenden Stromänderungen zwangsgekoppelten Spannungsänderungen abgenommen und gegebenenfalls über einen Verstärker 15 der weiteren Auswertung zugänglich gemacht. Voraussetzung ist dabei, daß die Spannung U konstant bleibt. A flexible line 6 is connected to the carbon coil, which leads to a current source 7 with the voltage U. The one leading away from the coal resistance Connection 8 leads to a probe head 10, which contains a light source 9, th Photodiode 11. A reflector 12 is attached to the cap 3, which is from the light source reflecting incoming light to the photodiode, the light intensity with the amount the deflection of the helix fluctuates in the axial direction. Carbon filament and diode are here connected directly in series, and in the line leading back to the power source 13 is still a constant and temperature-independent resistor 14 placed on which the voltage change A U 'occur. At this resistance, the with the current changes that occur as a function of the deflection, the force-coupled voltage changes removed and optionally accessible via an amplifier 15 for further evaluation made. The prerequisite is that the voltage U remains constant.

Das zugehörige Ersatzschaltbild veranschaulicht F i g. 2. Dabei sind die Kohlewendel 1 und die Diode 11 als einstellbare Widerstände dargestellt und mit dem konstanten Widerstand 14 in Reihe geschaltet. The associated equivalent circuit diagram illustrates FIG. 2. Are there the carbon filament 1 and the diode 11 shown as adjustable resistors and connected in series with the constant resistor 14.

Im Ersatzbild gemäß F i g. 3 liegen die beiden Widerstände 1 und 11 parallel zueinander und mit dem Festwiderstand 14 in Serie. Wie gestrichelt angedeutet, können auch sämtliche drei Widerstände parallel zueinander angeordnet sein. In the substitute image according to FIG. 3 are the two resistors 1 and 11 parallel to each other and with the fixed resistor 14 in series. As indicated by dashed lines, all three resistors can also be arranged parallel to one another.

Beim Ersatzschaltbild nach F i g. 4 bilden die einstellbaren Widerstände 1 und 11 den Zweig einer Wheatstone-Brücke. In the equivalent circuit according to FIG. 4 form the adjustable resistors 1 and 11 the branch of a Wheatstone bridge.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Wird auf die Lastplatte 5 eine Last P beliebiger Größe aufgegeben, dann wird der Kohlewiderstand in y-Richtung (axial) um einen entsprechenden Betrag zusammengedrückt. Dadurch kommen nacheinander einige der Wendeln zur gegenseitigen Anlage, was zur Folge hat, daß der Gesamtwiderstand geringer wird. Bei am Kohlewiderstand liegender konstanter Spannung bedeutet dies eine Stromzunahme im Kreis. Am Festwiderstand 14 tritt daher eine Spannungsänderung in Form eines entsprechend höheren Spannungsabfalls auf, der als Ausgangssignal für weiteren Schaltvorgänge dient. The device described works as follows: Is placed on the load plate 5 given a load P of any size, then the carbon resistance is in the y-direction (axially) compressed by a corresponding amount. This will come one after the other some of the coils to rest against each other, with the result that the total resistance becomes less. With a constant voltage across the carbon resistor, this means an increase in current in the circle. A voltage change therefore occurs at the fixed resistor 14 in the form of a correspondingly higher voltage drop, which is used as the output signal is used for further switching operations.

Ebenfalls eine auslenkungsabhängige Widerstandsänderung entsteht an der Fotodiode 11, da die reflektierte Lichtmenge mit der Axialverschiebung der Kohlewendel geringer geworden ist. Da auch der Diodenwiderstand, gegebenenfalls nach vorheriger Anpassung, in den Stromkreis eingekoppelt ist, wird die durch eine Verringerung dieses Widerstandes auftretende Stromzunahme einen zusätzlichen Spannungsabfall am Widerstand 14 bewirken. There is also a deflection-dependent change in resistance at the photodiode 11, since the amount of light reflected with the axial displacement of the Coal coil has become smaller. Since also the diode resistance, if necessary after prior adjustment, is coupled into the circuit, the through a Reducing this resistance, the increase in current that occurs is an additional voltage drop cause at resistor 14.

Das durch Addition der beiden auslenkungsabhängigen Spannungsänderungen gewonnene Ausgangssignal nimmt somit bereits eine beträchtliche Größe ßenordnung an. Die Rückführung der Lastplatte 5 in ihrer Ausgangslage nach erfolgter Wägung und Wegnahme der Last bewirkt hier die Kohlewendel infolge ihrer elastischen Eigenschaften selbst. Die Federkonstante ist dabei den jeweils gegebenen Verhältnissen entsprechend zu wählen. This is done by adding the two deflection-dependent voltage changes The output signal obtained thus already takes a considerable order of magnitude at. The return of the load plate 5 in its starting position after weighing and removal of the load causes the carbon coil here due to its elastic properties itself. The spring constant is in accordance with the given conditions to choose.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 besteht der Kohlewiderstand aus zwei nebeneinander angeordneten und jeweils aus einzelnen Kohlescheiben bestehenden Säulen 15 und 16, die ebenfalls in einer Aufnahme 2 aus Porzellan, Gießharz od, dgl. eingesetzt sind. Mit den beiden Säulen ist eine gemeinsame Kappe 3 vereinigt, die ebenfalls Träger 4 zur Befestigung der LastplatteS besitzt. Zur Rückfiihrung der Lastplatte 5 in ihrer Ausgangslage nach erfolgter Auslenkung dient hier eine Feder 17. Ferner ist hier an Stelle einer lichtelektrischen eine induktive Anordnung zum Umwandlung von Wegänderungen in elektrische Änderungen vorgesehen. In the embodiment according to FIG. 5, there is the carbon resistance of two arranged side by side and each consisting of individual carbon disks Columns 15 and 16, which are also od in a receptacle 2 made of porcelain, cast resin, Like. Are used. A common cap 3 is combined with the two pillars, which also has support 4 for fastening the load plate S. For return the Load plate 5 in its starting position after the deflection has taken place is a spring here 17. Furthermore, instead of a photoelectric one, there is an inductive arrangement for Conversion of path changes into electrical changes provided.

Diese arbeitet in der Weise, daß sich beim Zusammendrücken der Kohlesäulen ein Eisenkern relativ zur und in einer feststehenden Spule 18 verschiebt, wodurch bekanntlich eine Induktivitätsänderung auftritt. Als Eisenkern kann dabei entweder der Träger 4 selbst verwendet werden, oder aber es kann ein besonderer Eisenkern oder auch ein Magnet im Träger 4 eingebettet sein.This works in such a way that when the coal columns are pressed together an iron core moves relative to and in a fixed coil 18, whereby as is known, a change in inductance occurs. The iron core can be either the carrier 4 itself can be used, or a special iron core can be used or a magnet can be embedded in the carrier 4.

Mit den belastungsabhängig auftretenden Spannungsänderungen d U" lassen sich dann wieder die weiteren Schaltvorgänge einleiten bzw. durchführen. With the load-dependent voltage changes d U " the further switching processes can then be initiated or carried out again.

Für diese Anordnung müssen nicht in jedem Fall Kohlewiderstände verwendet werden, sondern es können auch sonstige, unter dem Einfluß von Lasten Wegänderungen ausführende Geberelemente als Abwägevorrichtung vorgesehen sein, mit welchem additive oder subtraktive Auswertung im Sinn der Erfindung vorgenommen wird. For this arrangement, carbon resistors do not have to be used in every case but there can also be other changes in path under the influence of loads executing transmitter elements be provided as a weighing device with which additive or subtractive evaluation is carried out in the sense of the invention.

Claims

Claims: 1. Automatic weighing device with one of the charcoal resistance applied to the material to be weighed, the resistance caused by it Changes in resistance in an electrical control circuit control the material supply, d a - characterized in that a second, linear measurement voltage, which of the electrically measured change in shape caused by the load of the carbon resistance (1) is proportional to that of the resistance changes caused electrical measurement voltage can be composed.

2. Automatic weighing device according to claim 1, characterized in that that the changes in shape of the carbon resistor (1) by a connected with this Aperture or a reflector (12), which or which in itself is known way controls the amount of light falling on a light-sensitive device (11), measurable is.

3. Independent weighing device according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the carbon resistor (1) with the light sensitive device (11) is connected to a common voltage source (7).

4. Automatic weighing device according to claim 3, characterized in that that as a photosensitive device in a known manner a photodiode (11) is arranged, which is connected to the carbon resistor connected in series with it (1) a temperature-independent resistor (14) is connected upstream.

5. Automatic weighing device according to claim 3, characterized in that that the photosensitive device (11) and the carbon resistor (1) parallel are switched.

6. Automatic weighing device according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the carbon resistance in a manner known per se from a individual carbon platelets built up column (15, 16) and composed of a Return spring (17) is acted upon.

7. Automatic weighing device according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the carbon resistor is in the form of a helix with spaced apart arranged aisles is formed.

8. Automatic weighing device according to claim 7, characterized in that that the pitch of the coal resistance coil changes ste-Üg.

9. Automatic weighing device according to claims 1 and 6 to 8, characterized in that the change in shape of the carbon resistance in itself known way by induction coils (18), which the load-dependent displacement a carrier (4) supporting the load plate (5) can be measured.

Considered publications: German Patent Specifications No. 862685, 1,048,036; German utility model No. 1 861 733.