-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Grob-Feinwägen einer Last
mittels einer Waage, insbesondere einer Präzisions- oder Feinwaage, deren lastabhängige
Auslenkung bei jeder der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Wägungen Schaltgewichte
zum Lastausgleich steuert, wobei nach jeder Wägung auf erhöhte Empfindlichkeit umgeschaltet
wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen
Verfahrens.
-
Bei den bekannten Wägeverfahren, die in der obengenannten Weise ablaufen,
besteht der Nachteil, daß der Wägevorgang sehr lange dauert, da für jede Dekade
bis zu 9 und im Durchschnitt etwa 4,5 Gewichtsstücke bewegt werden müssen. Die bekannten
Wägevorrichtungen erfordern auch einen großen mechanischen Aufwand, da sowohl ein
Schaltmechanismus zum Betätigen der Gewichte als auch eine Vorrichtung zum Beeinflussen
der Empfindlichkeit der Waage vorgesehen sein müssen.
-
Es sind ferner auch bereits Analog-Digitalwandler bei Waagen verwendet
worden. So wird bei einer bekannten Waage eine durchsichtige Mikroskala verwendet,
welche über eine Optik auf einen photoelektrischen Ablesekopf abgebildet wird. Hierbei
wird jedoch die Genauigkeit der Gewichtsanzeige begrenzt durch die Teilungsgenauigkeit
der Mikroskala und die herstellungsmäßige Reproduzierbarkeit der geometrischen Abmessungen
der Waage.
-
Bei einer anderen bekannten Waage mit Analog-Digitalwandler ist eine
Codescheibe vorgesehen, deren Drehung dem zu messenden Gewicht proportional ist.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Codescheibe mehrere Drehungen vollführt,
wodurch die Ablesegenauigkeit über die Teilungsgenauigkeit der Codescheibe erhöht
werden kann. Dieses Meßprinzip ist jedoch ebenfalls nicht immer anwendbar, da die
erforderliche mechanische Kupplung der Codescheibe mit dem Waagebalken eine Erhöhung
der Empfindlichkeit nur in geringem Maße zuläßt.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Genauigkeit
der Waage nicht beeinträchtigt und welches ein schnelles Messen ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß bei der
ersten Vorwägung die Auslenkungen der Waage in an sich bekannter Weise elektromagnetisch
kompensiert und die elektrische Kompensationsspannung in an sich bekannter Weise
mittels eines Analog-Digitalwandlers in eine entsprechende Anzahl von Impulsen umgesetzt
wird, welche zum Ablösen der Kompensationsspannung Schaltgewichte betätigen, und
daß bei jeder nachfolgenden Feinwägung die nur die Differenz zwischen den betätigten
Schaltgewichten und der Last kompensierende Spannung mit jeweiligem Erhöhen des
Umsetzungskoeffizienten (Impulse/Eingangsspannung) des Analog-Digitalwandlers zum
Betätigen von den niedrigeren Stellen zugeordneten Schaltgewichten bis auf eine
nicht mehr auszulösende Kompensationsspannung abgelöst wird und daß die bei jeder
Wägung von dem Analog-Digitalwandler abgegebenen Impulse in an sich bekannter Weise
in mindestens einem Speicher addiert und einer anzeigenden Registriervorrichtung
zugeführt werden.
-
Die Wägevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
mit einem die Auslenkung des Waagebalkens in eine elektrische Größe
umsetzenden Meßwertwandler
und einem diesem nachgeordneten, den elektrischen Meßwert in eine entsprechende
Anzahl von Impulsen umsetzenden Analog-Digitalwandler ist so ausgebildet, daß über
eine Steuervorrichtung sowohl die Schaltgewichte entsprechend den in einen Speicher
eingelaufenen Impulsen betätigbar sind als auch die Registriervorrichtung nach einer
vorgegebenen Anzahl von Wägungen auslösbar ist.
-
Vorzugsweise ist eine den Analog-Digitalwandler bildende Scheibe
mit Impulsmerkmalen auf einer Achse eines von einem Motor verstellbaren Potentiometers
vorgesehen, derart, daß das in einer Kompensationsschaltung mit der Kompensationsspannung
liegende Potentiometer verstellt wird, bis die abgegriffene Spannung gleich der
Kompensationsspannung ist.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Speicher eine logische
Auswertschaltung nachgeschaltet, mittels welcher entsprechend der Abstufung der
Schaltgewichte die zu betätigenden Schaltgewichte auswählbar sind.
-
Das Wägeverfahren nach der Erfindung ermöglicht eine schnelle Wägung,
ergibt eine nur durch die Waage vorbestimmte Genauigkeit und ist einfach aufgebaut.
Bei der Waage nach der Erfindung wird nicht die Empfindlichkeit der Waage verändert,
sondern die Empfindlichkeit des Analog-Digitalwandlers. Dies läßt sich mit wesentlich
einfacheren Mitteln und viel genauer ausführen als bei den bekannten Vorrichtungen
für den gleichen Zweck. Außerdem wird nicht der gesamte Gewichtssatz nach und nach
auf die Waage gelegt oder von dieser abgehoben, sondern in der ersten Verfahrensstufe
wird sogleich der Analog-Digitalwandler angewendet, um das ungefähre Gewicht des
Wägegutes festzustellen. Die diesem entsprechenden Gewichte werden sodann auf die
Waage gelegt bzw. abgehoben. Die Stufen, in denen man die Wägung ausführen kann,
hängen im wesentlichen von der Genauigkeit des Analog-Digitalwandlers ab. Hat dieser
z. B. eine Genauigkeit von 0,1 O/o oder kleiner, so können mit dem ersten Verfahrensschritt
bereits die richtigen Gewichte der drei gröbsten Gewichtsdekaden ermittelt werden.
Erhöht man nun die Empfindlichkeit des Analog-Digitalwandlers um das Tausendfache,
so kann man bei der zweiten Wägung das richtige Gewicht auf fünf bis sechs Dezimalen
genau feststellen. Die Vorrichtung nach der Erfindung hat ferner noch den Vorteil,
daß sie sich nachträglich bei Waagen anbringen läßt, was mit den bekannten Vorrichtungen
nicht möglich ist.
-
Die Anwendung von Kompensationsschaltungen im Waagenbau ist an sich
bekannt. Hierin allein ist jedoch die Erfindung nicht zu sehen. Durch die Ablösung
der kompensierenden Kräfte durch Gewicht stücke wird der Genauigkeitsverlust beseitigt,
der bei der bekannten vollelektrischen Kompensation nur durch einen sehr hohen Aufwand
in allen Teilen des Kompensationsregelkreises vermieden werden kann.
-
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 ein Blockschema
der Wägevorrichtung, F i g. 2 eine Wägevorrichtung mit Kompensationsvorrichtung,
Fig. 3 einen mechanisch optischen Analog-Digitalwandler,
F i g.
4 eine optische Impulscodescheibe, Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des optisch
wirksamen Bereiches der Codescheibe gemäß F i g. 4, F i g. 6 ein elektrisches Blockschaltbild
des Analog-Digitalwandlers, Fig. 6 a einen magnetischen Analog-Digitalwandler, Fig.7
ein Blockschaltbild eines Analog-Digitalwandlers nach dem Nachlaufprinzip, F i g.
8 als Blockschaltbild eine binär kodierte Transistorzähldekade mit einer Vorrichtung
zur mechanischen Gewichtsauflage, Fig. 9 ein vereinfachtes Schaltbild einer Codierstufe
für die mechanische Gewichtsauflage, Fig. 10, 11 ein vereinfachtes Schaltbild einer
elektrischen Gewichtskompensation.
-
Die in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte Wägevorrichtung umfaßt
einen Meßwertwandler 1, der eine dem Gewicht proportionale elektrische Spannung
bzw. einen elektrischen Strom abgibt. Der Meßwertwandler steht elektrisch mit einem
Analog-Digitalwandler 2 in Verbindung, der eine der elektrischen Größe proportionale
Anzahl von Impulsen liefert.
-
Die Impulse werden an einen Speicher 3 geleitet, welcher diese Impulswerte
genügend lange, d. h. während der gesamten Messung, speichert. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind an den Speicher 3 noch eine Druckvorrichtung 4 sowie eine
Ziffernanzeige 6 angeschlossen. Ferner steht der Speicher 3 mit einer Gewichtsschaltvorrichtung
5 in Verbindung.
-
Mit dieser Vorrichtung werden der Impulszahl proportionale Gewichte
auf die Waage gebracht. Schließlich ist noch eine Steuervorrichtung 7 vorgesehen,
die die Funktionen der einzelnen Baueinheiten aufeinander ab stimmt.
-
Die Wirkungsweise dieser Wägevorrichtung ist folgende: Beim Belasten
der Waage mit der Last entsteht am Ausgang des Meßwertwandlers 1 eine dem Gewicht
des Wägegutes proportionale elektrische Spannung (Grobwägung). Diese Spannung gelangt
an den Eingang des Analog-Digitalwandlers 2, der eine der Höhe der Spannung proportionale
Anzahl von Impulsen abgibt. Diese Impulse werden an den Speicher 3 weitergeleitet
und dort gespeichert. Nach Abschluß des Speichervorganges wird die Gewichtsschaltvorrichtung
automatisch betätigt. Diese belastet die Waage mit Gewichten, welche der Zahl der
gespeicherten Impulse proportional sind und in etwa dem Gewicht des Wägegutes entsprechen.
Sodann wird mittels der Steuervorrichtung7 die Empfindlichkeit der Waage (Feinwägung)
durch Umschalten des Meßwertwandlers auf einen empfindlicheren Bereich erhöht, und
die am Meßwertwandler auftretende Spannung wird wiederum dem Impulserzeuger zugeleitet,
der eine der Gewichtsdifferenz zwischen Last und den Schaltgewichten proportionale
Anzahl von Impulsen abgibt und diese einen zweiten Speicher zuführt. In F i g. 1
sind die beiden Speicher gemeinsam mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet. Nachdem der
zweite Speichervorgang beendet ist, setzt die Steuervorrichtung 7 die Ziffernanzeige
6 und/oder die Druckvorrichtung 4 in Tätigkeit, so daß das Gewicht der Last direkt
ablesbar bzw. gedruckt ist. Man kann jedoch nach dem zweiten Speichervorgang nochmals
eine Gewichtsauflage durchführen, wobei die Empfindlichkeit der Waage abermals erhöht
wird, und die dann auftretende Impulsreihe ebenfalls einem Speicher zuführen und
danach erst die Ziffern-
anzeige 6 und die Druckvorrichtung betätigen. In den meisten
Fällen dürfte dies jedoch nicht erforderlich sein.
-
Es ist auch möglich, einen einzigen Speicher zu verwenden, der dann
die Impulse des ersten und des zweiten Meßvorganges summierend speichert.
-
Im folgenden sind die einzelnen Baugruppen der Wägevorrichtung nach
der Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben.
-
F i g. 2 veranschaulicht eine mit einer Waage verbundene Kompensationsvorrichtung.
Die Waage umfaßt einen Waagebalken 8, der in dem Schneidenlager 12' gelagert ist.
An den einen Arm des Waagebalkens 8 ist der Schalenträger 9 mittels eines Schneidenlagers
12 angehängt, wobei ersterer am unteren Ende mit dem LenkerlO verbunden ist. An
dem Schalenträger 9 greifen sowohl das zu bestimmende Gewicht P wie auch die Gewichte
11 der mechanischen Gewichtsauflage an (Substitutionswägung).
-
Am anderen Ende des Waagebalkens 8 ist ein dünnes Metallband 13 befestigt,
an dem eine Tauchspule 14 aufgehängt ist, die mittels des Federpaares 15, 16 über
die Metallzunge 17 in dem Luftspalt eines Topfmagneten 18 parallel geführt wird.
Die eine Seite des Federpaares 15, 16 ist mittels einer Stützstrebe 19 an dem Topfmagneten
18 befestigt und damit systemfest. Die Anschlußklemmen der Tauchspule 14 sind mit
der Bezugsziffer 24 bezeichnet. Mit der Tauchspule 14 ist eine Indikatorspule 20
mechanisch starr verbunden. Oberhalb und unterhalb dieser Spule sind Erregerspulen
21 und 21' mit den Ferritkernen22 und 22' angeordnet. Die beiden Spulen 21, 21'
werden im entgegengesetzten Sinn von einem Hochfrequenzstrom erregt, der über die
Anschlüsse 23 eingespeist wird.
-
Diese Kompensationsvorrichtung hat folgende Wirkungsweise: In der
Nullstellung des Waagebalkens 8 befindet sich die Indikatorspule 20 symmetrisch
relativ zu den Erregerspulen 21 und 21', so daß in der Indikatorspule die induzierten
Spannungen sich aufheben. Wird nun durch Auflegen des Wägegutes der Waagebalken
8 ausgelenkt, so bewegt sich die Spule 20 aus ihrer Ruheebene heraus, und es wird
nunmehr wegen der unsymmetrischen Lage der Indikatorspule 20 zu den Erregerspulen
21, 21' eine Spannung in dieser auftreten, deren Phasenlage von der Richtung der
Auslenkung relativ zur Ruheebene abhängt. Die an der Indikatorspule 20 auftretende
Wechselspannung wird verstärkt und phasenempfindlich gleichgerichtet. Die so erhaltene
Gleichspannung wird der Tauchspule 14 zugeführt, und zwar mit solcher Polarität,
daß die durch den Gleichstrom in der Tauchspule 14 erzeugte Kraft die Bewegung des
Waagebalkens8 und somit der Indikatorspule 20 aus der Ruhelage heraus zu hemmen
versucht. Dadurch wird erreicht, daß der Waagebalken 8 nur sehr kleine Bewegungen
ausführt und daß die Einschwingzeiten des Waagebalkens wesentlich verringert sind.
-
In Fig. 3 ist der mechanisch-optische Teil eines der Kompensationsvorrichtung
nachgeschalteten Analog-Digitalwandlers dargestellt. Dieser Wandler umfaßt einen
Motor 25, der über eine Kupplung 26 mit der Achse 27 eines Präzisionspotentiometers
28 verbunden ist. Auf der Welle 27 sind ferner zwei Scheiben 29 und 29 a angeordnet,
zwischen denen ein kreisrunder Planfilm 30 oder eine entsprechend geformte Glasscheibe
eingespannt ist. Die Planfilmscheibe 30 trägt auf ihrem Umfang eine fototechnisch
aufgebrachte
Teilung, die über den Rand der Scheiben 29 und 29 a hinausragt. Die Teilung wird
von einer Lichtquelle32 und einen Kondensor33 über ein Abbildungsobjektiv34 auf
die Fotozelle 35 und die nebeneinander angeordneten Fotozellen36 und 37 abgebildet.
Die Anschlußklemmen für die Fotozellen und das Potentiometer 28 sind generell mit
38 bezeichnet. Auf der Welle 27 des Potentiometers 28 ist ferner eine Nockenscheibe
39 angebracht, die einen Mikroschalter 40 betätigt.
-
In den F i g. 4 und 5 ist die Planfilmscheibe einzeln dargestellt.
Man erkennt, daß der Umfang der Scheibe zwei konzentrische, optisch wirksame Bereiche
aufweist, nämlich einen äußeren Bereich31, der gleichmäßig in einander abwechselnde
lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche eingeteilt ist, und einen inneren,
optisch wirksamen Bereich 31 a, der über den größten Teil des Umfanges lichtundurchlässig
ist und lediglich in einem kleinen Sektor einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist.
Dieser Sektor entspricht dem Totwinkel des Potentiometers 28.
-
F i g. 6 veranschaulicht das Prinzipschaltbild der Zusammenschaltung
des Analog-Digitalwandlers gemäß F i g. 3 mit der Kompensationsvorrichtung gemäß
F i g. 2. Die Fotozellen 35, 36 und 37 sind jeweils an einen Fotozellenverstärker
45, 41 bzw. 42 angeschlossen. Die Fotozelle 35 liegt im Strahlengang des den Bereich
31 a der Scheibe 30 durchquerenden Strahlenbündels, und die Fotozellen 36 und 37
liegen im Strahlengang des durch den äußeren Bereich 31 hindurchtretenden Lichtbündels.
Die Fotozellen 36 und 37 sind so gegeneinander versetzt angeordnet, daß sie zwei
um etwa 900 phasenverschobene Wechselspannungen an den Verstärker 41 bzw. 42 abgeben.
Der Ausgang des Verstärkers41 ist über eine Torschaltung 44 mit einem Speicher 43
verbunden. Außerdem führt vom Ausgang des Verstärkers 41 eine Steuerleitung an einen
Zerhacker 47 mit nachfolgendem Verstärker. Der Ausgang des Zerhackerverstärkers
47 ist mi ; einer Torschaltung 48 (Und-Gatter) verbunden, außerdem steht der Ausgang
des Fotozellenverstärkers 42 mit dieser Torschaltung in-Verbindung. Der Ausgang
der Torschaltung 48 sowie der Ausgang des Fotozellenverstärkers 45 sind mit den
Steuereingängen der Torschaltung 44 verbunden. Schließlich sind an den Eingang des
Verstärkers 47 in Differenzschaltung die von der Waage herrührende Analogspannung
(Kompensationsspannung) und die am Potentiometer 28 abgegriffene Spannung geführt.
-
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Die zum Kompensieren
des Waagebalkenausschlags benötigte Kompensationsspannung soll in Impulse umgesetzt
werden. Zu Beginn des Umsetzungsvorganges ist die Torschaltung 44 geschlossen. Die
Strichscheibe 30 befindet sich in einer Stellung, in der die Lichtstrahlen der Abbildungsoptik
durch den durchsichtigen, sektorförmigen Bereich der Teilung 31 hindurchtreten.
Zuerst wird der Motor 25 in Betrieb gesetzt. Dieser treibt die von den Scheiben
29, 29 a gehaltene Planfilmscheibe 30, die Nockenscheibe 39 sowie den Schleifer
des Potentiometers 28 an. Sobald der dunkle Bereich der Teilung 31 a in den Strahlengang
zur Fotozelle 35 gelangt, entsteht am Ausgang des Verstärkers 45 ein Spannungssprung,
der die Torschaltung 44 öffnet. Von nun an beginnt die Torschaltung 44 die vom Verstärker
41 herrührenden,
durch die Strichteilung 31 verursachten Impulse hindurchzulassen.
Die Impulse gelangen zum Speicher 43. Die weiterhin vom Verstärker 41 abgenommene
Steuerspannung für den Zerhacker 47 dient dazu, diesen mit einer der Impulsfolgefrequenz
des Verstärkers 41 synchronen Frequenz anzutreiben. Diese Steuerspannung ist vorzugsweise
eine Rechteckspannung, und der Zerhacker ist vorzugsweise transistorisiert. Die
Torschaltung 44 wird geschlossen und damit der Zählvorgang beendet, sobald die Differenzspannung
zwischen der von der Waage kommenden, am Widerstand 46 anstehenden Spannung (Kompensationsspannung)
und der am Potentiometer 28 abgegriffenen Spannung durch Null geht. Das Schließen
der Torschaltung 44 geschieht dabei auf folgende Weise. Solange die von dem Potentiometer
28 abgegriffene variable Spannung noch nicht die Höhe der Kompensationsspannung
am Widerstand 46 erreicht hat, treten am Ausgang des Zerhackerverstärkers 47 Impulse
einer vorbestimmten Polarität auf, wobei die Impulsfolgefrequenz mit derjenigen
der zu zählenden Impulse des Verstärkers 41 übereinstimmt.
-
Sobald nun die Potentiometerspannung gleich der Kompensationsspannung
wird, tritt am Eingang des Zerhackerverstärkers 47 eine Polaritätsumkehr (Nulldurchgang)
der Eingangsspannung auf mit der Folge, daß die Impulse am Ausgang des Zerhackerverstärkers
47 einen Phasensprung von 1800 erfahren. Die Torschaltung48 ist nun so aufgebaut,
daß sie nur Impulse einer vorbestimmten Phasenlage hindurchläßt, und zwar derjenigen,
die nach dem Nulldurchgang der Differenzspannung am Eingang des Zerhackerverstärkers
47 vorhanden ist. Der erste nach dem Nulldurchgang die Torschaltung 48 passierende
Impuls schließt die Torschaltung 44 und stoppt dadurch den Zähl- und Speichervorgang.
Da die Scheibe 30 und der Schleifer des Potentiometers 28 starr miteinander verbunden
sind, besteht zwangläufig ein fester Zusammenhang zwischen der Anzahl der vom Verstärker
41 abgegebenen Impulse und dem zurückgelegten Weg des Potentiometerschleifers. Die
Genauigkeit des linearen Zusammenhanges hängt bei gleichmäßiger Teilung der Strichscheibe
30 lediglich von der Linearität sowie dem Auflösungsvermögen des verwendeten Potentiometers
28 ab. Durch den voreinstellbaren Spannungsteiler 49, 50, der parallel zum Potentiometer
28 liegt, wird erreicht, daß die am Schleifer abgegriffene Spannung genau dann Null
ist, wenn mittels der Fotozelle 35 und dem Verstärker 45 die Torschaltung 44 geöffnet
wird und der Zählvorgang beginnt.
-
Am Ausgang des Verstärkers 42 steht eine Rechteckspannung zur Verfügung,
die im Unterschied zu der vom Verstärker 41 gelieferten Rechteckspannung um 900
phasenverschoben ist und die zur Steuerung der Torschaltung 48 dient.
-
In F i g. 6 a ist ein mechanisch-elektromagnetischei Analog-Digitalwandler
dargestellt, der sich an Stelle des mechanisch-optischen Analog-Digitalwandlers
gemäß Fig. 3 verwenden läßt. Hierbei ist eine mit der Potentiometerachse gekuppelte
Trommel 52 vorgesehen, auf deren Umfang eine Magnetfolie 53 angeordnet ist, die
alle erforderlichen Informationen, wie Zählimpulse, Anfangs- und Endimpulse usw.,
gespeichert enthält. Die Abnahme dieser Impulse geschieht über einen oder mehrere
Magnetköpfe 54.
-
An Stelle der Kompensationsschaltung an der Waage kann an dieser
auch ein einfacher Meßwertw;
lndler, welcl, er den Ausschlag der
Waage in eine eiektrischle Spannung umsetzt, eingesetzt werden. Mit dieser Anordnung,
wobei das Potentiometer28, die Scheibe 3U und der Motor 25 in der schon beschriebenen
Weise mechanisch miteinander gekuppelt sind und diesen ein Verstärker nachgeschaltet
ist, ergibt sich eine Nanhlaufvorn.chtung an sich bekannter Art.
-
F i g 7 veranschaulicht eine derartige Vorrichtung zur Nachlaufsteuerung.
Diese umfaßt einen Motor 55, einen Verstärker 56 und die Waage mit dem Meßwertwandler
57. Zwischen der Ausgangsleitung des Meßwertwandiers 57 und dem Eingang des Verstärkers
56 ist eine Spannungsteilerschaltung angeordnet, die aus dem m, eigentlichell Potentiometer
58 sowie den Widerständen 60, 61 und 62 besteht. Diese Widerstände sind parallel
zu dem Petentiometer 58 sowie parallel zu einer Spannungsquelle geschaltet. Der
Schleifer des Potentiometers 58 ist mit dem Eingang des Verstärkers 56 verbunden,
während der andere Pol der Spannungsteilerschaltung über einen Umschalter 63 von
den Spannungsteilerabgriffen III bzw. IV und über einen Schalter 59 wahlweise an
den Ausgang des Meßwertwandlers 57 oder an die gemeinsame Leitung von Meßwertwandler
57 und Verstärker 56 angeschlossen werden kann.
-
Es sei angenommen, daß die Schalter 59 und 63 sich in der Stellung
1 befinden. Legt man ein Gewicht auf die Waage, so entsteht am Ausgang des Meßwertwandlers
eine dem Gewicht proportionale Spannung. Diese gelangt über die Spannungsteilerschaltung
an den Eingang des Verstärkers 56 und führt zu einer Erregung des Motors 55, die
so lange andauert, bis der Potentiometerabgriff so weit verstellt ist, daß am Eingang
des Verstärkers 56 keine Spannung mehr vorhanden ist. Die Schleiferstellung des
Potentiometers 58 ist damit eindeutig entsprechend dem auf die Waage gelegten Gewicht
eingestellt. Sodann beginnt der eigentliche Umsetzungsvorgang, indem das Potentiometer
58 rückwärts bis über seine Ausgangsstellung hinaus gedreht wird. Bei Erreichen
der Ausgangsstellung wird die Zählung lichtelektrisch oder magnetisch gestoppt,
so daß ein weiterer Rücklauf auf die : Zählung keinen Einfluß mehr hat, womit sich
der Vorteil ergibt, daß man einen einfachen Vorwärtszähler verwenden kann. Den Rücklauf
des Potentiometers bewirkt man durch Umschaltung der Schalter 59 sowie 63 in die
SchaltstellungenII. Hierbei wird das Potentiometer in eine Stellung verdreht, dessen
Potential dem des Punktes IV entspricht, der außerhalb des Zählbereiches liegt.
-
Dieser beginnt erst bei Punkt III, bei dem übrigens auch die Zählung
beim Rücklauf bereits gestoppt ist.
-
Die Erfindung ist auf die Anwendung der hierin beschriebenen Analog-Digitalwandler
nicht beschränkt. Es können grundsätzlich auch noch andere Arten derselben verwendet
werden.
-
Für die Speicherung der von dem Analog-Digitaiwandler gelieferten
Impulse sind grunsätzlich alle bekannten Zähl- und Speicherelemente verwendbar,
beispielsweise dekadische Glimmzählröhren und binär kodierte Transistorzähldekaden.
Diese Bauelemente sowie deren Schaltungsaufbau zu einer Zähl- bzw. Speicherkette
sind an sich bekannt.
-
Von diesen Zähl- und Speicherelementen wird nun nach der Umsetzung
der zu wägenden Last in einen elektrischen Wert eine mechanische Gewichtsschaltvorrichtung
gesteuert.
-
In F i g. 8 ist eine Transistorzähldekade mit einer
Vorrichtung zur
mechanischen Gewichtsauflage dargestellt. Es sind vier bistabile Kippstufen 64,
65, 66 und 67 vorgesehen, die die Wertigkeiten 1, 2, 4, 2 haben. An die Kippstufen
ist jeweils ein Verstärker 68, 69, 70 bzw. 71 angeschlossen, deren Ausgänge wiederum
Elektromagneten 72, 73, 74 bzw. 75 steuern. Durch die Magneten werden die Schaltgewichte
auf die Waage aufgelegt oder abgenommen. Zur Darstellung der Gewichtswerte von Null
bis Neun innerhalb einer Dekade reichen vier Gewichte aus. Daher sind in der Vorrichtung
gemäß F 1 g. 8 vier Kippeinheiten und Magnetsysteme vorhanden. Je nach der Anzahl
der auf eine Zähldekade gelangenden Impulse werden vorbestimmte Magneten erregt
und die dazugehörigen Gewichte auf die Waage gelegt. Die Gewichtsauflage erfolgt
erst auf einen besonderen Steuerbefehl hin über die gemeinsame Stouerleitung zu
dlen Verstärkern 68, 69, 70 und 71.
-
Aus F i g. 9 ist eine Vorrichtung zur Gewichtsauflage unter Verwendung
von dekadischen Zähleinrichtungen, z. B. Glimmzählröhren, ersichtlich. Die Kathoden
der Glimmzählröhre 76 sind jeweils mit der Basis eines zugeordneten Transistors77
bis 85 verbunden, wobei jeweils immer nur einer dieser Transistoren angesteuert
wird. Die Ausgänge der einzelnen Transistoren 77 bis 85 sind über ein Diodennetzwerk
mit vier Magneten 86 bis 89 verbunden, die mit einer Schaltvorrichtung zur Auflage
von Gewichten mit der Stufung 1, 2, 4, 2 versehen sind. Das Diodennetzwerk ist so
ausgebildet, daß bei Erregung eines vorbestimmten Transistors diejenigen Magneten
erregt werden, deren Wertigkeiten zusammengenommen mit dem dem Transistor zugeordneten
Zahlenwert übereinstimmen.
-
An Stelle der mechanischen Gewichtsauflage kann bei entsprechender
Ausbildung der Waage eine elektrische Vorrichtung treten, welche bei einer elektrischen
Kompensationsvorrichtung an der Waage dieser vorbestimmte Ströme entsprechend einem
vorbestimmten Gewicht zuführt. Eine solche Vorrichtung ist in den F i g. 10 und
11 dargestellt.
-
Gemäß Fig. 10 sind parallel zu den Kathodenwiderständen 90 einer
Glimmzählröhre 91 die Eingänge jeweils eines Gleichspannungsverstärkers 92 bis 101
geschaltet, die ausgangsseitig mit jeweils einem zugeordneten Relais 102 bis 111
verbunden sind. Auf einen besonderen Steuerbefehl hin über die Steuerleitung 134
wird dann jeweils nur dasjenige Relais erregt, bei welchem an dem zugeordneten Kathodenwiderstand
infolge der Glimmentladung ein Spannungsabfall entsteht. Die Relaiskontakte 112
bis 121 der genannten Relais 102 bis 111 sind zwischen den Eingang eines Gleichspannungsverstärkers
132 und die einzelnen Abgriffe einer Widerstandsdekade gemäß Fig. 11 eingeschaltet
und ermöglichen den Abgriff von Spannungen in Stufen von 1 bis 10. In F i g. 11
ist ein Spannungsteiler für zwei aufeinanderfolgende Dekaden gezeichnet, wobei sich
also die Widerstände der Dekaden l und 2 wie 1:10 verhalten, entsprechend der dezimalen
Untersetzung zweier aufeinanderfolgender Zählröhren in einer Zählkette.
-
Die beiden Spannungsteilerdekaden liegen in Serie und sind an eine
hochkonstante Spannungsquelle angeschlossen. Die Relaiskontakte 122 bis 131 gehören
zu einer weiteren Dekade gemäß Fig. 10. Man erkennt, daß auf den Eingang des Verstärkers
132 bei Erregung der entsprechenden Steuerleitungen eine Spannung gelangt, die dem
auf den Zälilröhren 91
angezeigten Zählwert proportional ist. Der
Verstärker 132 ist mittels eines Widerstandes 133 stark gegengekoppelt und gibt
ausgangsseitig einen seiner Eingangsspannung proportionalen Strom ab. Dieser Strom
schließlich wird auf die Tauchspule 14 der Kompensationsvorrichtung geführt. Dort
übt er eine Kraft aus, die dem aufgelegten Gewicht entspricht.
-
Da der Verstärkerausgang sehr hochohmig ist, stört diese Strombelastung
der Tauchspule die zum Abgleich der Waage vorhandene übrige elektronische Vorrichtung
nicht. Grundsätzlich kann man jedoch der Tauchspule auch eine getrennte Wicklung
zur »elektrischen Gewichtsauflage« beigeben.