DE2239995A1

DE2239995A1 - Elektronischer massen- und kraftmesser

Info

Publication number: DE2239995A1
Application number: DE2239995A
Authority: DE
Inventors: Mario Gallo; Domenic Melcher
Original assignee: Wirth Gallo & Co Zuerich (schweiz); Wirth Gallo and Co
Current assignee: Wirth Gallo & Co Zuerich (schweiz); Wirth Gallo and Co
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1973-12-06
Also published as: IT967353B; DD99223A5; DE2239995C3; SE385502B; US3885427A; FR2184688B1; FR2184688A1; CA950485A; DE2239995B2; CH538678A; NL7211325A

Description

Vertreter: &**>tt$mrt, den 11. August 1972

DIPL-ING. MAX BUNKS * ²3Ö7 /22

PATENTANWALT 7 STUTTGART 1

POSTFACH 1186 - LESSINGSTR. 9 Z Z O C? C? O

TELEFON 29 33 74 »WIRTH, GALLO & Co 8032 Zürich '

Elektronischer Massen- und Kraftmesser

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Massen- und Kraftmesser., mit einem Auswertegerät und einer Anzeigevorrichtung,, z.B. einer optischen Anzeige oder einem Drucker _s bei welchem die zu messende Grosse mittelbar und in unterschiedlichem Masse auf die Spannung zweier durch elektronische Mittel erregter, querschwingender vorgespannter Saiten einwirkt, deren dadurch bedingte Frequenzänderungen zur Berechnung und Anzeige dieser Grosse im Auswertegerät dienen. Massen oder Kraftmesser der genannten Gattung sind z.B. aus den Schweizer Patenten 447 653 and 492 9β1 und aus dem US Patent 3 423 999 bekannt. Arbeitet ein sqjpher Messer

beispielsweise nach der Auswerteformel

— . C₁ - C₂ = R ^P2

wobei P₁ die Frequenz der zusätzlich belasteten Saite S₁ F₂ die Frequenz der entlasteten Saite S₂ R das Ergebnis der Wägung

C₁, C₂ je eine ganzzahlige Konstante bedeuten, so wird R nur dann eine ganze Zahl, wenn

P₂ eine ganze Zahl ist.

Fall 102

Waage mit PV 309849/0334

Da das Auswertegerät auf digitaler Basis arbeitet, können nur ganze Zahlen ermittelt, verarbeitet und angezeigt werden. Das Ergebnis R der Wägung wird deshalb in allen Fällen, in welchen es aufgrund des Wextes der Last nicht ganzzahlig wird, auf- oder abgerunded angezeigt. Ist d die feinste Zahlenstufe der Anzeige, so wird die angezeigte Zahl immer als R + d/2 zu interpretieren sein. Dabei isf'vorausgesetzt , dass der Massen- oder Kraftmesser genau auf Null!justiert ist. Ist dies nicht der Fäll, sondern ist die Nulljustierung auf d/2 genau, so werden die Ungenauigkeiten des Nullbereiches und des Resultates kombiniert zu R - d.

Ein Massen- und Kraftmesser, in des.sen Auswertegerät die zu ermittelnde Grosse mittels des Frequenzverhältnisses F1/F2 in Zahlenstufen d errechnet und als Resultat R in gleichen Zahlenstufen d angezeigt wird, weist offensichtlich eine kleinere Genauigkeit auf, als aufgrund der Anzeigegenauigkeit d erwartet wird, da die durch das Auswertegerät' bedingte Steurung der Uebergänge bereits von der Ordnung d ist. Um die angezeigte Genauigkeit zu erreichen, dergestalt, dass sich sowohl der Nullpunkt des Messers als auch das Messresultat R innerhalb eines Bruchteiles einer Anzeigestufe d festlegen lässt, muss das Auswertgerät mit Zahlenstufen kleiner als d arbeiten. Z.B. müssten die Konstanten C^ und C2 und damit die Messzeit stark vergrössert werden, um die genügende Anzahl ganzer Perioden der Frequenz F^ während einer gegebenen Anzahl ganzer Perioden der Frequenz Fo zu erhalten, oder mindestens eine der beiden Messaiten müsste auf einer mehrfach grösseren Frequenz schwingen, was beim jetzigen Stand der Technik nur schwer durchführbar wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messgenauigkeit der Anlage zu erhöhen, ohne dass die Messzeit ungebührend verlängert wird, sodass die Ungenauigkeit der Null zusammen mit der des Ergebnisses R auf einen Bruchteil einer Anzeigestufe d reduziert werden können.

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— "5 _

Der erfindungsgemässe Massen- und Kraftmesser ist dadurch gekennzeichnet _s dass er einen phasenstarren Frequenzvervielfacher aufweist,, über welchen die durch den Messvorgang erhöhte Saitenfrequenz P]_ mit eine fest vorgegebenen Faktor vervielfacht wird., sodass die vervielfachte Frequenz eine konstante Phasenbeziehung zur ursprünglichen Frequenz behält und dass zur Bestimmung der genannten Grosse die Phase eier durch den Messvorcang verkleinerten Frequenz F₂ verglichen wird.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen: Es zeigen: Fig. 1 einen Massenmesser ₃ und Fig. 2 einen Teil seines Auswertegerätes

Die in Fig. 1 dargestellte Waage weist ein Gestell 1 und_ eine Lastschale 2 auf. Diese Lastschale 2 ist mittels der zwei Lenker 3_S 4 am Gestell 1 parallel geführt. Am Arm 5 des Gestells 1 sind zwei querschwingende Saiten 6a, 6b, V-förmig angebracht. Ihre unteren Enden sind an einem Körper 7 befestigt. Eine Masse 8 ist am Arm 9 des Gestells 1 mittels Lenker 10 parallel geführt, sie ist mit dem Körper 7 verbunden und dient somit als Vorspannmasse für die Saiten 6. Die Lastschale 2 ist mittels eines Drahtzuges 11 sowohl mit dem Arm 5 als auch mit dem Körper 7 verbunden. Durch diese bekannte Anordnung werden die Saiten 6a, 6b von einer dem Gewicht der zu messenden Masse der Last 12 proportionalen Kraft belastet. Am Gestell 1 sind weiter zwei Erreger- und Abnehmerköpfe 13, 14 angebracht j die mit einem Auswertegerät 15 verbunden sind. In diesem Auswertegerät werden bekannterweise die Frequenzen der vom Gewicht der bekannten Masse 8 in gleichem Ausmasse vorbelasteten., und über den Draht zug 11 und den Körper 7 zusätzlich vom Gewicht der zu ermittelnden Masse der Last 12 in unterschiedlichem Ausmasse belasteten Saiten 6a, 6b, verglichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird z.B. die Saiter 6 a von der, Last 12 zusätzlich belastet, während die Saite 6b dank der Ausbildung des Drahtzuges 11 entlastet wird. Aus dem Vergleich dieser Frequenzen wird in an sich bekannter Weise die Grosse der Masse der Last 12 ermittelt und in der'Anzeigevorrichtung 16 angezeigt. 3098 4 9/0334

Anhand des Blockschemas der Pig_t 2 werden die Vorgänge im Auswertegerät 15 näher erläutert. Die Frequenz P₂, die vom Abnehmerkopf i4 übermittelt wird, wird einem ersten Zähler 17 zugeleitet. Die Frequenz F^, die vom Abnehmerkopf I3 übermittelt wird, wird einem phasenstarren Vervielfacher 18 zugeleitet, über welchen sie vervielfacht in einen Gewichtszähler 19 und einen Hilfszähler 20 gelangt, üeber eine Leitung 21 ist der Ausgang des Gewichtszählers I9 mit dem Eingang einer Schaltung 2 3 verbunden, die der selbsttätigen Justierung des Nullbereiches der Waage dient. Als Nullbereich wird im allgemeinen der Bereich definiert, für welchen die Waage Massen zwischen 0, Od und 0,9d ermittelt. Der Ausgang der Schaltung 23 ist über eine Leitung 22 mit den beiden Zählern 19, 20 verbunden.

Die Ausgänge der beiden Zähler sind über eine Ruhekontrolle 24 mit der Ablaufsteuerung 25 verbunden.

Diese Ruhekontrolle 24 lässt Anzeigen nur dann zu, wenn die Last "ruhig" ist, d.h. wenn der Vergleich zweier nacheinander folgenden Wägungen eine Differenz mit einen alsoluten Betrag kleiner als 0,Id ergibt. Im Zähler 17 wird eine vorbestimmte, feste Anzahl von Perioden der Frequenz F₂ gezählt. Diese vorbestimmte Anzahl von "Perioden bestimmt die Messzeit, während welcher die ganzen Perioden der vervielfachten Frequenz F^ in den Zählern 19, 20 gezählt werden. Die Ablaufsteuerung 2 5 erzeugt alle für die Abwicklung der Messungen notwendigen Signale für die anderen Elementen des Auswertegerätes.

Würde die Frequenz Pn unter Umgehung des Vervielfachers 18 direkt dem Gewichtszähler 19 und dem Hilfszähler 20 zugeleitet, so würde die angestrebte Genauigkeit der Anlage eine viel zu lange Messzeit erfordern. Dank dem Vervielfacher 18 kann die Messzeit kurz ₍-ehalten und die. cewünschte Genauigkeit erreicht werden. Im darrestellten Ausführungsbeispiel hat der Vervielfacher l8 einen Multiplikationsfaktor

Dank dem Vervielfacher 33 gelingt es auf einfache Weise und mit einer kleinen Zahl von Schaltelementen, das Auflösungsvermögen von Massenoder Kraftmessern de_r geschilderten Art erheblich zu steigern, ohne

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dass zur Erzielung kurzer Mess- und Wägezeiten am mechanischen Aufbau des Messers irgendwelche Aenderungen vorgenommen werden müssen. Das Auflösungsvermögen und die Justierbarkeit der Null können durch diesen Prequenzvervielfacher mit Bezug auf d so fein gemacht werden _s dass die kombinierte Unsicherheit der Null und der Massen-· oder Kraftmessung die Grosse der feinsten Zahlenstufe d der digitalen Anzeige nie überschreitet, ohne dabei eine längere Messzeit bei sonst gleichen Eigenschaften der Anlage zu bedingen.

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Claims

PATENTANSPRUCH

Elektronischer Massen- und Kraftmesser mit einem Auswertegerät (15)- und einer Anzeigevorrichtung (16), bei welchem die zu messende Grosse mittelbar und in unterschiedlichem Masse auf die Spannung zweier durch elektronische Mittel (13» 1*0 erregter, querschwingender vorgespannter Saiten (6a, 6b) einwirkt, deren dadurch bedingte Frequenzänderungen zur Berechnung und Anzeige dieser Grosse im Auswertegerät (15) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass er einen phasenstarren Frequenzvervielfacher (18) aufweist, über welchen die durch den Messvorgang erhöhte Saitenfrequens (Ft) mit einem fest vorgegebenen Faktor vervielfacht wird, sodass die vervielfachte Frequenz eine konstante Phasenbeziehung zur ursprünglichen Frequenz behält und dass zur Bestimmung der genannten Grosse die Phase der vervielfachten Frequenz (F^) mit der Phase der durch den Messvorgang verkleinerten Frequenz (F₂) verglichen wird.

V/IRTH, GALLO & Co.

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