DE1474603A1 - Elektromagnetische Waage,insbesondere Analysenwaage - Google Patents

Elektromagnetische Waage,insbesondere Analysenwaage

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DE1474603A1
DE1474603A1 DE19651474603 DE1474603A DE1474603A1 DE 1474603 A1 DE1474603 A1 DE 1474603A1 DE 19651474603 DE19651474603 DE 19651474603 DE 1474603 A DE1474603 A DE 1474603A DE 1474603 A1 DE1474603 A1 DE 1474603A1
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coil
magnetic field
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DE19651474603
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English (en)
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Klenk Dipl-Ing Anatol
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KLENK DIPL ING ANATOL
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KLENK DIPL ING ANATOL
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G3/00Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/08Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a leaf spring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action

Description

  • Elektromagnetische Waage, insbesondere analysenwaage Die erfindung betrifft eine elektromagnetische Waag,e insbesondere oins Analysenwaage, mit einer Aufnahme für den zu wiegenden Gegenstand, die an alndentens einem elastischen Halterungselement beweglich aufgehängt und mit einor in einem Magnetfeld angeordneten Tragspule verbunden ist.
  • Es aind elektromagnetiache Waagen der genannten Art bekannt (britiaohe Patentschrift 919 771, US-Patentachriften 2 685 200 und 2 780 101), bei denen die Meaakraft, d. h. das Gowlcht des zu wiegenden Cegenstandes, mit Hilfe veines elektromagnetischen Regelkreises kompensiert wird. Dieser eglkreis umfasst allgemein ein Measorgan zum Vergleich der Tragapulenstellung mit einem Sollwert als eigentlichem Reglor sowie von diesem gesteuerte VeratRrker für den Erregerstrom der Tragspule und endlich die Transpulenwicklung als Stellglied. Durch diesen Regelkreis wird die Stellung der Tragspule bzw. der hiermit verbundenen Lastaufnahme als Regleglröße konstent gchalten, und swar entgogen don Veränderungen der Messkraft als Störgröße. Die Kraftmessung erflogt bel die Kompensatoren übor die Stellgröße, d.h.
  • < don Erregeratrom der Tragspule, dessen zur Kompensation, d.h. zur Aufrechterhaltung des Sollwertz der Tragspulenstellung erforderlicher Wert ein Maß für die Masskraft darstellt.
  • Bel diesen bekannten kraftkompensatoren ist ein elektrisches messgerät im Erregerstromkreis der Tragspule erforderlich, dessein Messbereich den Gesamtwert des Erregerstromes erfasst. Da die absolute Messempfindlichkeit und Me genauigkelt mit der Zunahme de Mossbereichs abnimmt, sind die bekannten Kraftkompensatoren zur Messung geringer Gewichtsdifferenzen bel Meaaobjekten vergleiohawelso großen GEsamtgewichts wenig geeignet. Diese Schwieigkeit läßt sich auch durch Fichung des Erregerstromes mit dom Gesamtgewicht des Messobjekts annähernd entsprechende Tariergewichten nicht umgchen, weil das elektrisohe Messgoret trotzde don gesmten Stromwert erfassen muß. go lassen sich auf diese Weise im wesentlichen nur gonauer bestimmte Messpunkte festlegon, während die Differens swischen diesel Messpunkten und dem tatsächlichen messkräften mit von der Gesamtmezgröße abhgngigen Pehlem und Unsicherheiten behaftet bleibt, z. B. Hysterese-und Stellungsfchlerm.
  • Ein bekannter Kraftkompensator (britische Patentschrift 919 771) usant eine ihrerseits ale Kompensat@onzkreis susgeblldete Erregerstromquelle, die auf einen stufen-. weise veränderlichen Kompensationswiderstand arbeitet, dessen Spannungsabfall mit einer Konstantspannungsquelle verglichen wird. Auch hier wird der Erregerstrom als Stellgröße von einem die Tragspulenstellung überwachenden Messorgan gegesinnig zu den Verschiebungen der Tragspule gesteuerte und zwar durch die stufenweise VEränderung des Kompensationswiderstandes. Diese Wirkungzweise schließt jedoch nicht nur aine kontinuierliahe Erfassung des Messbereichs, sondern auch sine laufende Eichung mit beliebigen Tariergewichrten im Messbetrieb praktisch aus, weil die Schaltstufen des Kompensationswiderstandes nur in der Fertigung abgeglichen werden können. PUr genaue und empfindliche Differenzmessungen kommt diese bekannte Einrichtung also ebenfalls kaum in Betracht.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schafufng einer elektromagnetischen Waage, die bol einfachem Aufbau für die DurchfUhrung empfindlicher und genauer Differenzmessungen geeignet ist. die erfindungsgemäße Lösung diozer Aufgabe konnzeichnet sich bei einer Waage der eingang genannten Art hauptaaehlieh dadurch, daß der Erregerstrom der Tragapule und/oder des Magnetfeldes auf einen von der Verschiebung der Autant unabhängingen Wert einstellbar ist, daß als Halterungselement der Aufname eine messfeder vorgeschen Lot und daß di lastabhängige Verschie bung der Aufnahme bs Meszausschlag vorgeaehen ist, Di Erfindung beruht d MfdenOed&nkon,ein elektromagnetizche waage mit einer Federwaage zu kombinieren, robot der Errogerstrom der Tragspule im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen nicht zur Kompensation der ver-Mnderliehan Messkraft und nomit zur Aufrochtorhaltung einer konstanten Tragspulenstellung, sondorn zur Einstellung ornes festen Bezugswertes f2r die Differenzmessung verwendet wird. Diew Einstellung eines solchen Bezugswertes erfolgt zweokmäßig mit Hilfe eines Tariergewichtes, gegen dessen Wirkung die Tragspule durch einmalige sinstellung des. Erregerstromes in eine Nullstellung gebracht wird.
  • Die QrBOe des bltrzu erforderliehen Erregeretroooe braucht vorteilhaftorweise nicht ermittelt zu werdon. auch eine Stromkonstanz übver längere Zeiträume ist nicht unbedingt erfordrrlioh, da die Ninateilung mit Hilfe des Tariergewichtes nach einer Reihe von Messaungen nachgeprüft und korrigiert werden kan. @er Stellungsbabfich der Tragspule für den Bezugswert läßt sich z.B. mit optischen Präzisionsinstruente ber Genauigkeit oinfach durchführen, wodurch im Zusammenhang mit der ebonfalls hohen Genauigkeit der Tariergewichte die Einhaltung eienr äusserst geringen Fehlergrenze möglich ist. Da die Ninatellung des Bozugswertes jeweils für eine mehr oder weniger große Anzahl von Messunen ertolgt so kann für die Handhabung der optischen Präzisionsinstrumente bei der Stellungskontrolle der Tragapule ohne Nachtell oin etwas hGherer Bedianungsaufwand zugelassen werdne. die eigentliche Differenzaessung erfolgt dann bei unversandertem Erregerstrom duroh Verschiebung dar Tragspule gegen die Mirkung der Messfedern entsprechend dom Gewicht des Messobjekts, d. h. auf rein mechanischam Wege. Da Messfedern bei geringer Vorformung, wie ale erfindungsgemas durch entsprechende Einstellung des Bezugswertes möglich ist, äusserst genau eich'tar sind, so ergobon sich auch n dieser Hinsicht nur sehr gringe Messfehler. Wegen des geringen Vercchiebungsweges der Tragspule bei der Dlrforrenzoessung bleiben endlich auch etwa auftretonde, von der Verschiebung der Tragspule im Magnetfeld abhängige Änderungen des eingestellten Bezugswertes bei unverändertem Erregerstrom sehr gering. Insgesamt läßt sich also eine hohe Messgena@igkeit erzielen. Für die Anzeige der Mossbewegung der Tragspulo bzw. der Lastaufnahme kommen optische, mechanische oder andere Ubliche Anzeigevorrichtungen in Betracht.
  • Eine besondere Ausführung der erfindungsgemäßen Waage ait einer als Ringspule ausgebildeten Tragsupule, die in eineat radiale Magnetfeld angeordnet ist, kennzeichnet sich dadurch, daa die wirksame Durchflutung, mit welcher die Tragspule in du Magnetfeld eintaucht, zwischen zwei Endstellungen der Tragspulo mindestena annähernd konstant ist. Auf diese Weise läßt sich zowohl bei Anordnung der Tragspule in einem homogenen wie auch in einem inhomogenen Bereich des Magnetfeldes erreichen, da8 der eingestellte Bezugswert der Messkraft bei konstantem Erregerstrom auch von der Messbewegung der tragspule unabhängig ist.
  • Die genaue LlnearltAt der Messfedem kommt so ungoschmälert zur Wirkung, und zwar r auch bei vergleichatoisa größeren Messbewegungen.
  • Bol einer Waage, deren Tragspule als sich in Messbewegungsrichtung erstreckende und in den ringförmigen Luftspalt eines Magnetkernes eintauchende zylinderspule ausgebildet ist, läßt sich die Xonstanz der wirksamen Tragspulendurchflutung innerhalbdes Magnetfledes gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung dadurch erreichen, daL die das radiale Magnetfeld durchgreifende Tragspule um mindestens den maximale Messwog langer als der Luftspalt ist. Diese Lösung kommt besonders fUr kürzere Magnetanordnungen bzw. Luftspalte in Betracht, die einen im wasentlichan homogenen Feldbereich nicht aufweisen. Dan gesamte Magnetfeld liegt hier bel allon Tragspulenstellungen Snnorhalb der gleichmäßig verteilten Tragspulendurchflutung und erzeugt go eine konstante Kraftwirkung. Bei längeren luftspalten wird gemäß einer anderen Ausführung der Erfidnung umgekehrt die Longe der Tragspule in Messbewegungsrichtung zuzüglich dem maximalen Messweg innerhalb eines homogenen Bereiches dez radialen magnetfeldes angeordnet.
  • Gag£. kann auch bei der erfindungsgemäßen Waage eine elektrische Messung und Anzeige der Tragspulenverschiebung als Messbewogung vorgesehen werden. Zweckmäßig wird dabei z. B. die Tragspule mit einer induktiven Abtasteinrichtung fUr die Messwertanzeige vorbunden. Auch hierbei unterscheidet sioh die erfindungsgetoäße Waage #von den bekannten selbsttätig arbeitenden Kraftkompensatoren dadurch, daß eine Steuerung des Erregerstromes durch die Abtasteinrichtung, d. h. also ein geschlossener Regelkreis fUr die Aufrechterhaltung der Tragspulenstellung mit entsprechenden Steuerverstarkern und dergl. nicht erforderlich ist. Die induktive Abtasteinriohtung kann auf einfache Weise derart ausgeblldet werden, daß mit der Tragspule ein Magnetkern verbundon ist der in eine Abtastspule eintaucht.
  • Die Erfindung wird weiter an Hand des in den Zeiohnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierin zeigt Fig. sine erfindungsgemäße Waage im Vertikalsohnitt in vereinfachter Darstellung und Fig. 2 sine als Messfeder vorgesehene Membranfeder.
  • Gemäß Fig. 1 umfasst die erfindungsgemäße Waage eine Aufnahme l für den zu wiegenden Gegenstand, die über elne Stage. 2 mit dem Flansch 12 einer zuylinderförmigen Tragspule 3 vorbunden ist. Letztere greift in das Magnetfeld 11 im Luftspalt 4 eine8 Magnet@ernes 5 adt Erregerwicklung 6 ein. Die Stange 2 ist Uber zwei horizontal angeordnete, mombranförmige messfedern 7 und 8 ait dem Gehäuse 9 verbunden und somit sonierechter Richtung geai3 Pfeil 10 elastisch beweglich aufgehängt. Die Wicklung der Tragspule 3 ist über die metallischen und gleichzeitig als Stromzuführungen dlanzndon Messfedern 7, 8 mit einer nicht dargestellten, einstellbaren Stromquelle verbunden. Die obere Messfeder 7 ist dazu durch Isolierringa 16, 17 und 19, 20 vom Gahluce bzw. von der Stange 2 elektrisch gotrennt. Die Verbindungsleitung zwischen der Messfeder 7 und dem zugehörigen Anschluß der Tragspulenwickung ist nicht dargestellt. Die mit dem anderen AnsohluS der Tragspule verbundene untere Messfeder 8 ist unmittelbar gegen Masse gesohaltet. Duroh die Anordnung der Tragspule zwischen den beiden Mossfedern ergibt sioh eine vertikal gedrängte Baufora. An unteren Ende der Stange 2 ist eine inductive Abtasteinrichtung zur Erfassung und Umsetzung des Messausschlags in eine elektrische Anzeigegröße vorgesehen.
  • Zetztere beateht im Beispiels@all aus einew@ magnetkern 24, z. B. cinem Ferritkern, der in eine gehäusefeste Abtastspule 25 eintaucht.
  • In einer Gewindebohrung eines gehäusefesten Flanches 26 unterhalb der Abtastspule 25 ist eine Anschlagschraube 27 angeordnet, mittels deren der maximale Messausschlag der Stange 2 und damit die maximale Belastung der Messfedarn 7 und 8 genau einstellbar ist.
  • Von dem Magnetikern 5 ausgchend ist der mangetische Kreis der Erregerwicklung 6 Uber ein zylindrisches GebSusetoLl 5d aus entsprechend magnetischem Werkstoff sowie über + in eine Halterung 23 eingesetzten eine Lochscheibe 5b und eine zur Stange 2 coaxiale Pulse 50 geschlossen. Zur Halterung der HUlge 50 gegenüber dem Hagnotkern 5 ist ein unmagnetischer Plansch 14 vorgesahen, welcher somit die LAnge des Luftspaltes 4 nicht beeinflusst.
  • Zwsichen der Gehäuseunterseite 29 und veiner die MMje tragenden Platte 30 ist eine schwingungsdämpfende Beilage 28 angeordnet.
  • Zum Einstellen eines Bezugswertes fUr @ferenzmessungen wird die Aufnahme 1 mit einem Tariergewicht belAstet, welches z. B. geringfügig leichter als der zu wiegende Gegenstand ist. Danach wird das auf die Mossfedern 71, 8 einwirkende Gewicht durch Einstellen des Erregerstromes der Tragspule 3 soweit ausgeglichen, daß die Tragspule sine vorbestimmte Nullstellung einnimmt, bei welcher die Kessfßdem z. B. völlig entlastet oder geringfügig in oiner Richtung vorgespannt sind. Anachliehend wird das Tariergowicht durch den zu wiegenden Gegenstand ersetzt, wobei die Messfedern mit der Differenz zwlsohen dom Tariergewicht und dam Gewicht des Messobjekts belastet werden. Dieses Differenzgewioht wird Über den proportionalen Messausschlag und die induktive Abtaateihrichtungzur Anzeige gebracht. Bei entsprechend geringer Differenz zwisohen Tariergewicht und Messobjekt werden die Messfedern nur geringfügig belastet und bleiben in ihrem linearen Kennlinienbereich.

Claims (3)

  1. (Neue) Ansprüche 1. Elektronngnetische Waage, insbesondere analysenuaage zut Durchführung von differenzwägungen, mit einer Aufnahoe fUr den xu arien Gegenstand, die atah Ub mindestens s eine Moßfeder und eine elektromagnetische Tragvorrichtung mit mindestens einer Tragspule boweglich an parallel zur Richtung der Meßkräfte beweglich an einem Gestell abstützt, beoi welcher der Erregerstrom und die Kraftwirkung der Tragspule auf einen von der Meßbewegung der Aufnahme unabhängigen, einem Bezugsgewicht entsprechenden Wert einstellbar ist und boi welcher die MoBfeder zur Aufnahne sowie die elastische Vorformung der Meßfeder zur Anzeige der Differenz zwischen Gegenstandsgewicht und Bezugsgewicht vorgeschen istdadurchgekennzeichnetedaßdie Tragspule (3) in an sich bekannter Weise in onem radialen Magnetfeld (11) angeordnet sit und daß der Betrag der Differenz zwischen danin Meßbewegungsrichtung gemossenen Längen der Tragseule und des radialen Magnetfolders mindestens gleich dem maximalen Moßweg ist.
  2. 2. Waago nach Anspruch 1, dadurch gekenzneichnet, daß die Tragspule (3) in an ztoh bekannter Weiso als sich in Moßbewegungsrichtung erstreckende Zylnderspule ausgebildet und in dem ringförmigen Luftspelt (4) eines Dauermagnetkroises angeordnet ist und daß die Länge der tragspule (3) die Gesamt-IS. des radialen Magnetfeldes (11) ummindestenx den oaxim&lcnKeSMegübergreift.
  3. 3. Waage nach Anspurch 1, dadurch gekenzneichnet, da3 die Länge der Tragspule zuzüglich des maximalen MeBMOses innerhalb eines homogenen Bereiches des radialen Magnetfeldes angeordnet ist.
DE19651474603 1965-06-12 1965-06-12 Elektromagnetische Waage,insbesondere Analysenwaage Pending DE1474603A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2459462A1 (fr) * 1979-06-18 1981-01-09 Testut Aequitas Dynanometre a diaphragmes
EP0554952A1 (de) * 1992-02-06 1993-08-11 Peekel Instruments B.V. Extensometer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2459462A1 (fr) * 1979-06-18 1981-01-09 Testut Aequitas Dynanometre a diaphragmes
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