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Waage zur Gewichts- und Messgrößenbestimmung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Waage zur Bestimmung von mit dem Gewicht in funktionalem Zusammenhang
stehenden Messgrößen wie z.B. Preis, Stückzahl u.s.w., mit einem dem Gewichtswert
proportionalen Analogausgang.
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Bekannt ist, daß die Bildung einer gewichtsabh&ngigen Messgröße
durch einen elektronischen Digitalrechner erfolgt, in dem der Wert des Gewichtes
von der Waage abgenommen wird, dieser Wert elktronisch mit dem Grundpreis multipliziert
wird, wobei das Produkt, also der Preis, als Ergebnis erhalten wird. Es sind auch
Preis- und StUckzZhlwaagen bekannt, die durch einen mechanischen Analogrechner aus
der Messgröße "Gewicht" die Messgröße "Preis" oder "Stückzahl" ermitteln.
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Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist der bauliche und preisliche
Aufwand relativ groß und die Einspielzeit bei mechanischen Waagen lang.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Waage zu schaffen, die
mit geringem baulichen und preislichen Aufwand aus einem dem Gewichtswert proportionalen
Analogausgang Meßgrößen erzeugt, die mit dem Gewicht in funktionalem Zusammenhang
stehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der analogen
Ausgangsgröße zur Gewichtsbestimmung ein funktionsunabhängiger Analoganteil und
zur Bestimmung einer mit dem Gewicht in funktionalem Zusammenhang stehenden Messgröße
zusätzlich ein nach dem lunktionsparameter variierbarer Analoganteil abgeleitet
wird.
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In der Zeichnung sind AusfUhrungsbeispiele veranschaulicht, die im
folgenden noch ausführlicher beschrieben werden. Es zeigen Fig. 1 ein Schema der
Erfindung bei der Anwendung in einer Kompensationswaage, Fig. 2 das Schaltbild einer
Ausfiflirungsforin als PLus/Minus-Waage, Fig. 3 eine Ausführungsform bei der die
Messkraft von einer Messdose aufgenommen wird, Fig. 4 eine Ausführungsform bei nicht
gegebener Proportionalität zwischen Gewicht und Messgröße und Fig. 5 eine automatische
Verbindung von Schaltgewichten mit der Plus/Minus-Anzeige.
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Die in Fig. 1 dargestellte Waage ist eine Kompensationswaage, bei
der der Waagbalken 1 mittels einer Schneide 2 in einer Pfanne 2' drehbeweglich gelagert
ist. Auf der Endschneide 3 ruht in der Pfanne 3'der Schalenträger 4 mit der Lastschale
5, welcher mittels eines Lenkers 6 parallel geführt wird. Am Kraftarm des Waagbalkens
1 sitzt ein Gegengewicht 7 und eine Kompensationsspule 8. Die Kompensationsapule
8 liegt im Magnetfeld eines nicht dargestellten Permanentmagneten. Am Ende des Waagbalkens
1 ist der Nullindikator bestehend aus einer Spule 9 und einem Magneten 10, welcher
die Ruhelage des Waagbalkens 1 elektrisch überwacht. Das Ausgangssignal des Nullindikators
9, 10 geht in den Verstärker 11, welcher einen eingeprägten Strom über die Widerstände
12, 13, 14, 15 und die Kompensationsspule 8 liefert. Bei einem Ausschlag des Waagbalkens
1 wird durch die Kompensationsspule 8 ein solcher Strom eingeprägt, welcher im nicht
dargestellten Magnetfeld eines gehlusefest im Bereich der Kompensationsspule 8 angeordneten
Permanentmagnet ein auf den Waagbalken gegenlXufiges Drehmoment erzeugt, so daß
der Waagbalken 1 in eine Stabile Einspiellage gezwungen wird. Der Strom durch die
Kompcnsationsspule 8 ist dann proportional des auf der Lastschale 5 aufgebrachten
Gewichts.
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Am Widerstand 12 und den verstellbaren Widerständen 13, 14, 15 werden
nun dem Gewicht proportionale Spannungsabfälle erzeugt. Der Spannungsabfall am Widerstand
12 wird mittels eines Analog-Digital-Wandlers 16 in einen Digitalwert umgewandelt
und mit dem Anzeigegerät 17 als Gewicht angezeigt.
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Dieser Gewichtswert ist mit dem Strom durch einen Proportionalitätsfaktor
verbunden. Der Spannungsabfall an den verstellbaren Widerständen 13, 14, 15 wird
ueber einen Analog-Digital-Wandler 18 umgewandelt und mit dem Anzeigegerät 19, in
diesem Fall als Preis (Produkt aus Gewicht und Grundpreis) angezeigt. Dieser Preis
ist mit dem Strom über einen anderen proportionalen Faktor (Grundpreis) verbunden.
Die Größe dieses Proportionalitätsfaktors kann an den verstellbaren Widerständen
13, 14, 15 variiert werden. Das Anzeigegerät 17 zeigt immer das Gewicht an, ist
also mit dem StroPfest gekoppelt, das Anzeigegerät 19 zeigt den Preis an, wobei
der Proportionalitätsfaktor variabel ist.
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In der Praxis kommt es häufig vor, daß Gewicht und Messgröße z.B.
der Preis, nur in kleinen Gewichtsbereichen angezeigt und registriert werden muß.
In diesem Falle kann die Waage als Plus/Minus-Waage ausgebildet werden, die nur
um ein mechanisch voreingestelltes Sollgewicht um einen kleinen Plus/ Minus-Bereich
anzeigt. Entsprechend ist dann auch der Preis nur in einem kleinen Bereich zu bestimmen.
Es muß hier dann der dem Sollgewicht und dem Grundpreis entsprechende Sollpreis
als feste Größe vorgegeben werden und die Anzeige des Istpreises muB als Plus/Minus-Wert
um diese Anzeige schwankend angezeigt werden. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Der
Verstärker 11 fUr den Kompensationsstrom liefert z.B. nur im Bereich von Plus/Minus
100 g um den Sollwert von 1kg das Drehmoment fUr die Kraftkompensation. An Widerstand
20 tritt somit nur ein Spannungsabfall auf, der diesem Gewicht von Plus/Minus 100
g entspricht.
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Der Sollwert des Gewichtes von 1 kg wird z,B. als mechanisches Kompensationsgewicht
am Waagbalken ausgeglichen.
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Die Preisanzeige erfolgt auf folgende Art Der dem Sollpreis (Sollgewicht
multipliziert mit dem Grundpreis) entsprechende Analoganteil wird als Strom mit
Stromversorgung 21 und Abgleichwiderstand 22 eingestellt und über Messwiderstand
23 geleitet. Der Analog-Digital-Wandler 18 greift die Summe auS diesem Spannungsabfall
am Messwiderstand 23 und dem Spannungsabfall an dem nach dem Funktionsparameter
(Grundpreis) einstellbaren Widerstand 24 in den Punkten 25 und 26 ab. Letzterer
Spannungsabfall wird verursacht durch den Kompensationsstrom durch die Kompensationsspule
8. Da der Spannungsabfall an Widerstand 24 je nach Flussrichtung des Kompensationsstromes
positiv oder negativ sein kann, wird die Anzeige des Analog-Digital-Wandlers 18
um die Sollwertanzeige, verursacht durch Spannungsabfall des Messwiderstandes 23,
schwanken.
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Die Erfindung ist nicht allein auf Kompensationswaage beschränkt.
In Fig. 3 ist eine andere Waage dargestellt, welche mittels den Lenkern 30 und 31
einen Schalenträger 32 mit Lastschale 33 parallel führt, wobei die Messkraft der
Last in Lastschale 33 durch die Messdose 34 aufgenommen wird. Diese Messdose 34
liefert am Ausgang 35 ein analoges gewichtsproportionales Signal. Dieses analoge
gewichtsproportionale Signal wird mit dem Messwiderstand 36 und 37 aufgeteilt, wobei
ein Teil von dem Analog-Digital-Wandler 38 umgewandelt wird und zur Anzeige des
Gewichtes im Anzeigegerät 42 benutzt wird. Ein anderer Teil (am Messwiderstand 37)
wird in den Messverstärker 39 gegeben, dessen Verstärkungsgrad durch die Widerstände
40 variabel ist.
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Je nach eingestellter Verstärkung (abhängig von,Funktionsparameter
) wird der Analog-Digital-Wandler 41 eine mehr oder weniger große dem Produkt aus
Gewicht und Funktionsparameter
proportionale Spannung erhalten.
Am digitalen Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 41 wird also die Messgröße am Anzeigegerät
43 angezeigt.
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Wenn die Bedingung der Proportionalität zwischen Gewicht und Messgröße
nicht gegeben ist, dann kann gemäß Fig. 4 dem Messwiderstand 50, welcher zur Ableitung
der Messgröße verwendet wird, ein oder mehrere nichtlineare Widerstände 51 und 52
parallel geschaltet werden. Diese nichtlinearen Widerstände 51, 52 sorgen dafür,
daD der Spannungsabfall an Widerstand 53 in der Summe nicht mehr proportional des
Anteils von TWiderstand 50 ist, sondern nach einer bestimmten Funktion verläuft.
Die Messgrößen am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 55, die das Gewicht darstellt
und die Messgröße am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 54 hängen somit über eine
mit dem Netzwerk der nichtlinearen Widerstände 51, 53, 52 nachgebildeten nichtlinearen
Funktion zusammen.
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In Fig. 5 ist eine Vorrichtung und Schaltung gezeichnet, welche automatisch
die zugeschalteten mechanischen Kompensationsgewichte und die kontinuierliche Plus/Minus-Anzeige
miteinander verbindet. Die Schaltgewichtseinrichtung bestehend aus Schaltgewicht
6U und Steuernocken 61 ist mit der variablen Spannungsquelle 62 gekoppelt. Diese
Spannungsquelle 62 liefert in Abhängigkeit der Stellung des Schaltnockens 61 eine
stufenweise Spannung, die mit dem Messwiderstand 63 und Abgriff 64 justierbar ist.Die
Summe des mit Abgriff 64 abgegriffenen Spannungsabfalls und des Spannungsabfalls
am Widerstand 67, der vom Netzstrom des über die Spule 66 fließenden Kompensationsstrom
herrührt, wird dem Analog-Digital-Wandler 65 zugefuhrt. Am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers
65 erscheint also die Summe aus geschaltetem (Spannungsabfall am Widerstand 63)
und von der Kompensationseinrichtung der Waage ausgeglichenem Gewicht (Spannungsabfall
am Widerstand 67).
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Diese Summe, dargestellt durch eine elektrische Spannung, wird mit
den Widerständen 68 und 69 geteilt und einem weiteren Analog-Digital-Wandler 70
zugeführt. Dieser wandelt diese Spannung in eine Anzeige um, die die gewichtsabhängige
Moi3größe darstellt. Die Veränderbarkeit entsprechend des Funktionsparameters geschieht
mit den Widerständen 69.