DE19534058C1 - Verfahren zum Justieren einer elektronischen Waage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Justieren einer elektronischen Waage, die einen Meßwertaufnehmer, ein eingebautes Justiergewicht, eine Vorrichtung, die das Justiergewicht in Wirkverbindung mit dem Meßwertaufnehmer bringen kann, einen Temperaturaufnehmer und eine digitale Signalverarbeitungseinheit umfaßt, wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperaturdifferenz ΔT gegenüber der Temperatur bei der letzten Justierung selbsttätig eine Justierung auslöst.

Verfahren dieser Art sind beispielsweise aus der DE 36 39 521 C2 oder der DE 37 09 707 A1 bekannt.

Die selbsttätige Justierung der Empfindlichkeit ist bei sehr hochauflösenden Waagen notwendig, um korrekte Wägungen bei verschiedenen Temperaturen innerhalb eines weiten Temperaturbereiches von z. B. -10°C . . . +40°C zu ermöglichen. Häufig basiert auch die Eichzulassung der Waage auf dem Einsatz der selbsttätigen Justierung. Andererseits ist die selbsttätige Justierung in manchen Anwendungsfällen sehr störend: Zum einen ist die Waage während des Justiervorganges für das normale Wägen gesperrt, so daß z. B. bei Waagen in automatischen Anlagen ein Stopp der ganzen Anlage verursacht wird; zum anderen ergibt eine Neujustierung der Waage in längeren Meßreihen einen Sprung in den Meßwerten, der die Auswertung der Meßreihe erschwert. Viele Waagenkunden wünschen daher, daß sich die selbsttätige Justierung ausschalten läßt. Ohne selbsttätige Justierung erfüllt die Waage jedoch nur in einem kleineren Temperaturbereich von z. B. +10°C . . . + 30°C die vorgesehenen Spezifikationen und ist daher auch nur für diesen kleineren Temperaturbereich eichrechtlich zugelassen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Justieren einer elektronischen Waage anzugeben, das sowohl die Einhaltung der Spezifikationen über einen großen Temperaturbereich als auch die Benutzung ohne selbsttätige Justierung erlaubt.

Erfindungsgemäß wird dies in einer ersten Ausgestaltung dadurch erreicht, daß die selbsttätige Auslösung der Justierung innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ abschaltbar ist.

In einer zweiten Ausgestaltung wird das Ziel der Erfindung dadurch erreicht, daß innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ die vorgegebene Temperaturdifferenz ΔT einen höheren Wert hat als außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Waage und ein Blockschaltbild der zugehörigen Elektronik,

Fig. 2 ein Flußdiagramm für die erste Ausgestaltung und

Fig. 3 ein Flußdiagramm für die zweite Ausgestaltung.

Die elektronische Waage in Fig. 1 besteht aus einem gehäusefesten Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 2 trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den Lastarm des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Systemträger 1 gelagert. Am Kompensationsarm des Übersetzungshebels 7 ist ein Spulenkörper mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und erzeugt die Kompensationskraft. Die Größe des Kompensationsstromes durch die Spule 11 wird dabei in bekannter Weise durch den Lagensensor 13 und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwiderstand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der An­ zeige 19 digital angezeigt. Weiter ist ein Temperatursensor (Temperaturaufnehmer) 26 vorhanden, der die Temperatur des Meßwertaufnehmers in ein digitales Signal umformt und über die Leitung 32 der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 zuführt. Die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 kann dadurch Temperaturfehler des Meßwert­ aufnehmers korrigieren.

Der Lastarm des Übersetzungshebels 7 ist über den Befestigungspunkt des Koppelelementes 9 hinaus verlängert (Arm 12) und läuft in einem nach unten abgekröpften Teil 22 aus. Am Teil 22 sind drei senkrecht stehende Zentrierstifte befestigt, von denen in Fig. 1 nur die beiden Zentrierstifte 24 und 25 zu erkennen sind. Diese Zentrierstifte tragen das Justiergewicht 16. Das Justiergewicht weist eine von unten kommende Bohrung 29 auf, die in einer kegeligen Fläche 23 ausläuft. Diese Bohrung geht genau durch den Schwerpunkt des Justiergewichtes, so daß die kegelige Fläche senkrecht über dem Schwerpunkt des Justiergewichtes liegt.

Weiter ist in Fig. 1 eine Hubvorrichtung für das Justiergewicht angedeutet, die aus einem Stachel 20 besteht, der in einer gehäusefesten Hülse 21 in senkrechter Richtung beweglich geführt wird. Die Vorrichtung zum Bewegen des Stachels ist nur durch einen Exzenter 28 und einen Elektromotor (Motor) 41 angedeutet. Der Stachel 20 reicht durch ein Loch 27 im Teil 22 bis in die Bohrung 29 im Justiergewicht 16. In der gezeichneten Stellung, in der das Justiergewicht auf den Zentrierstiften und damit auf dem Übersetzungshebel 7/12/22 aufliegt, endet der Stachel 20 mit seiner kegelförmigen Spitze dicht unterhalb der kegeligen Fläche 23. Wird nun der Stachel durch den Exzenter 28 angehoben, so kommt er mit der kegeligen Fläche 23 in Kontakt, hebt das Justiergewicht 16 vom Übersetzungshebel ab und drückt es gegen gehäusefeste Anschläge 39. Dies ist die Normalstellung des Justiergewichtes (Wägestellung), während die in Fig. 1 gezeichnete abgesenkte Stellung nur für den Justiervorgang eingenommen wird. Der Schwerpunkt des Justiergewichtes 16 läßt sich durch die Schraube 38 geringfügig verschieben, wodurch ein Feinabgleich erreicht werden kann.

Weiter weist die elektronische Waage in Fig. 1 innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 einen Speicherbereich 33 auf, in dem das Ausgangssignal des Temperatursensors 26 während des Justiervorganges abgespeichert wird. Es wird also beim Justieren nicht nur der neue Justierfaktor errechnet und abgespeichert, sondern auch das Temperatursignal zu diesem Zeitpunkt. Weiter ist innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 ein digitaler Komparator vorhanden, der das jeweilige momentane Temperaturausgangs­ signal T₂₆ des Temperatursensors 26 mit dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Temperaturwert T₃₃ - nämlich dem Ausgangssignal des Temperatursensors 26 beim letzten Justiervorgang - vergleicht. Überschreitet die Differenz zwischen dem momentanen Ausgangssignal T₂₆ des Temperatursensors 26 und dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Wert T₃₃ eine vorgegebenem Temperaturdifferenz ΔT - z. B. 2°K -, so aktiviert die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 über die Leitung 36 den Motor 41, wartet nach dem Aufsetzen des Justiergewichtes 16 auf den Übersetzungshebel 7/12/22 die Beruhigung des Meßwertes von der Waage (Stillstand) ab, übernimmt den Wert, berechnet und speichert den neuen Justierfaktor und läßt den Motor das Justiergewicht wieder in die Wägestellung anheben.

Die bisher beschriebenen Teile der Waage sind als Stand der Technik bekannt und deshalb in ihrem Aufbau und in ihrer Funktion nur ganz kurz beschrieben.

In der erfindungsgemäßen Waage ist der bekannte Funktionsablauf in einer ersten Ausgestaltung ergänzt um die im Flußdiagramm von Fig. 2 angegebenen Schritte. Innerhalb des Wägeprogrammes (Kasten 50) wird periodisch überprüft, ob die Cal-Taste 31 (in Fig. 1) vom Bediener der Waage betätigt wurde (Kasten 55 in Fig. 2). Hat der Bediener eine Justierung durch Tastendruck angefordert, so wird der Motor 41 aktiviert und die Justierung durchgeführt (Kasten 53). Hat der Bediener keine Justierung angefordert, so wird überprüft (Kasten 51), ob die Temperaturdifferenz zwischen dem aktuellen Temperaturausgangssignal T₂₆ des Temperatur­ sensors 26 und dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Temperaturwert T₃₃ größer ist als die vorgegebene Temperaturdifferenz ΔT von z. B. 2°K. Ist die aktuelle Temperaturdifferenz kleiner als 2°K, so wird das Wägeprogramm fortgeführt; ist die aktuelle Temperaturdifferenz größer als 2°K, so wird geprüft (Kasten 52), ob das aktuelle Temperaturausgangssignal T₂₆ innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ liegt. Außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ wird der Motor 41 aktiviert und die Justierung automatisch durchgeführt; innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ wird geprüft (Kasten 54), ob das Abschaltflag 42 in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 gesetzt ist oder nicht. Bei gesetztem Abschaltflag 42 wird keine Justierung durchgeführt; bei nicht gesetztem Abschaltflag 42 wird eine Justierung durchgeführt.

Der Benutzer der Waage hat dadurch die Möglichkeit, die automatische Justierung innerhalb des Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ abzuschalten. Außerhalb des Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ ist dieses Abschalten jedoch unwirksam. Das Setzen des Abschaltflags 42 kann z. B. innerhalb des Waagenmenüs, in dem die verschiedenen Parameter der Waage vorgewählt werden, erfolgen. Der Benutzer der Waage kann dadurch vorgeben, ob er die automatische Justierung der Waage beim Überschreiten der vorgegebenen Temperaturdifferenz ΔT immer haben möchte oder nur außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches von T₁ bis T₂. Eine manuelle Auslösung der Justierung durch Betätigen der Cal-Taste bleibt immer möglich.

Der vorgegebene Temperaturbereich T₁ bis T₂ kann z. B. bei einer Waage mit einem erlaubten Temperaturbereich von -10°C . . . +40°C den Bereich von T₁ = +10 °C bis T₂ = +30°C umfassen. Der vorgegebene Temperaturbereich von T₁ bis T₂ umfaßt in diesem Beispiel 40% des erlaubten Temperaturbereiches der Waage und liegt etwa in der Mitte des erlaubten Temperaturbereiches. - Der vorgegebene Temperaturbereich kann beispielsweise jedoch auch zwischen T₁ = 25°C und T₂ = 35°C liegen, wenn die übliche Raumtemperatur am Aufstellort der Waage etwa 30°C beträgt. Die Justierung der Waage im Werk erfolgt dann so, daß der Temperaturkoeffizient der Waage in diesem Temperaturbereich von T₁ bis T₂ möglichst niedrig ist und die geforderte Genauigkeit in diesem Temperaturbereich ohne automatische Justierung eingehalten wird.

Die Größe des vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ ist ein Kompromiß zwischen dem Abgleichaufwand bei der Herstellung der Waage, um die geforderte Genauigkeit zwischen T₁ und T₂ ohne automatische Justierung zu gewährleisten, und dem Klimatisierungsaufwand beim Kunden, um die Umgebungstemperatur der Waage am Aufstellort innerhalb des Temperaturbereiches zwischen T₁ und T₂ zu halten.

Das Flußdiagramm in Fig. 2 zeigt nur die wesentlichen Schritte zum Verständnis der Erfindung. Details, wie z. B. die Auslösung der automatischen Justierung, falls die Temperatur z. B. beim Abkühlen die obere Grenze T₂ des vorgegebenen Temperaturbereiches unterschreitet, oder das Vorsehen einer Hysterese, falls die Raumtemperatur z. B. um die oberen Grenze T₂ schwankt, sind der Über­ sichtlichkeit halber fortgelassen und können von jedem Fachmann ergänzt werden.

Das Flußdiagramm der Waage in einer zweiten Ausgestaltung zeigt Fig. 3. Innerhalb des normalen Wägeprogrammes (Kasten 50) wird wieder die Cal-Taste überwacht (Kasten 55) und gegebenenfalls eine Justierung ausgelöst. Weiter wird überwacht (Kasten 51), ob die Temperaturdifferenz zwischen dem aktuellen Temperaturausgangssignal T₂₆ des Temperatursensors 26 und dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Temperaturwert T₃₃ größer ist als die vorgegebene Temperaturdifferenz ΔT von 2°K. Bei kleinerer Temperaturdifferenz wird das Wäge­ programm fortgeführt, bei größerer Temperaturdifferenz wird geprüft (Kasten 52), ob das aktuelle Temperaturausgangssignal T₂₆ innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ liegt. Außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ wird eine Justierung durchgeführt; innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ wird zusätzlich geprüft (Kasten 56), ob die Temperaturdifferenz |T₂₆-T₃₃| auch eine zweite größere Schwelle von z. B. 5°K überschreitet. Nur in diesem Fall wird die Justierung durchgeführt, sonst wird das Wägeprogramm ohne Justierung fortgeführt.

In dieser zweiten Ausgestaltung wird für die Temperaturdifferenz ΔT zur Auslösung der automatischen Justierung innerhalb des Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ also ein größerer Wert (im Beispiel 5°K) vorgegeben als außerhalb des Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ (im Beispiel 2°K). Dadurch wird die üblicherweise nichtlineare Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit der Waage berücksichtigt. Im mittleren Temperaturbereich zwischen T₁ und T₂ ist der Temperaturkoeffizient der Waage geringer und erfordert also eine neue Justierung erst nach einer größeren Temperaturänderung; außerhalb des Temperaturbereiches zwischen T₁ und T₂, also zum Rande des erlaubten Temperaturbereiches hin, wird der Temperaturkoeffizient der Waage größer und erfordert eine Neujustierung schon bei kleineren Temperaturänderungen.

Bei vielen Waagen wird eine Neujustierung auch dann automatisch ausgelöst, wenn seit der letzten Justierung eine bestimmte, vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung läßt sich diese zeitgesteuerte Neujustierung ebenfalls innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches von T₁ bis T₂ abschalten. Dabei kann das Abschaltflag 42 sowohl die temperaturgesteuerte als auch die zeitgesteuerte Neujustierung unterbinden bzw. freigeben; es ist jedoch auch möglich, ein zusätzliches Abschaltflag für die zeitgesteuerte Neujustierung vorzusehen, so daß die temperaturgesteuerte Neujustierung und die zeitgesteuerte Neujustierung unabhängig voneinander unterbunden bzw. freigegeben werden können.

Claims (8)

1. Verfahren zum Justieren einer elektronischen Waage, die einen Meßwertaufnehmer (1 . . . 15), ein eingebautes Justiergewicht (16), eine Vorrichtung (20, 28, 41), die das Justiergewicht in Wirkverbindung mit dem Meßwertaufnehmer bringen kann, einen Temperaturaufnehmer (26) und eine digitale Signalverarbeitungseinheit (18) umfaßt, wobei die digitale Signal­ verarbeitungseinheit beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur­ differenz ΔT gegenüber der Temperatur bei der letzten Justierung selbsttätig eine Justierung auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Auslösung der Justierung innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ absehaltbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Auslösung der Justierung innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ per Menü absehaltbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Rückkehr der Temperatur in den vorgegebenen Temperaturbereich T₁ bis T₂ eine Justierung ausgelöst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grenze des vorgegebenen Temperaturbereiches eine Hysterese vorgesehen ist, so daß eine Neujustierung nur erfolgt, falls die Temperaturdifferenz die vorgegebene Temperaturdifferenz ΔT übersteigt.

5. Verfahren zum Justieren einer elektronischen Waage, die einen Meßwertaufnehmer (1. . .15), ein eingebautes Justiergewicht (16), eine Vorrichtung (20, 28, 41), die das Justiergewicht in Wirkverbindung mit dem Meßwertaufnehmer bringen kann, einen Temperaturaufnehmer (26) und eine digitale Signalverarbeitungseinheit (18) umfaßt, wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperaturdifferenz ΔT gegenüber der Temperatur bei der letzten Justierung selbsttätig eine Justierung auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ die vorgegebene Temperaturdifferenz AT einen höheren Wert hat als außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Temperaturbereich T₁ bis T₂ 40. . .60% des erlaubten Temperaturbereiches der Waage umfaßt und etwa in der Mitte des erlaubten Temperaturbereiches der Waage liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Temperaturbereich T₁ bis T₂ 40. . .60% des erlaubten Temperaturbereiches der Waage umfaßt und so gewählt ist, daß die übliche Gebrauchstemperatur des Benutzers etwa in der Mitte zwischen T₁ und T₂ liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Justierung zusätzlich nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne selbsttätig ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereiches T₁ bis T₂ die zeitgesteuerte selbsttätige Auslösung der Justierung ebenfalls absehaltbar ist.