DE2323200B2

DE2323200B2 - Waage mit Stillstandskontrollvorrichtung

Info

Publication number: DE2323200B2
Application number: DE2323200A
Authority: DE
Inventors: Heinz Faellanden Allenspach; Felix Greifensee Strobel
Original assignee: Mettler Instrumente AG
Current assignee: Mettler Instrumente AG
Priority date: 1972-06-27
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB1391000A; CH544294A; US3789937A; DE2323200A1; JPS545981B2; JPS4937667A; DE2323200C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Waage mit Stillstandskontrollvorrichtung, enthaltend eine die Bewegung eines Waagenteiles abtastende und ein ein Maß für die Abweichung von der jeweiligen Ruhelage bildendes elektrisches Signal liefernde Einrichtung, einen dieses Signal fortlaufend mit einem Grenzwert vergleichenden • Analogvergleicher und eine von diesem gesteuerte, die vorzeitige Lieferung eines Wägeresultats verhindernde Sperrschaltung.

Bei einer bekannten Waage dieser Art (DE-PS 9 47 643) ist auf einem Körper, welcher den das

üi Wägeresultat in analoger Form veranschaulichenden Zeiger trägt, eine Sprossenschrift aufgebracht, die von einer feststehenden Einrichtung, beispielsweise einer Fotozeile, abgetastet wird. Diese Einrichtung liefert ein elektrisches Signal, dessen Frequenz proportional der

«' Geschwindigkeit des Körpers und damit auch ein Maß für die Geschwindigkeit des Lastaufnehmers der Waage ist. Mit dem verstärkten Signal wird ein Relais gespeist, daß aufgrund seiner Zeitverzögerung erst dann anspricht, wenn die Frequenz des Signals unter einen

-">' vorbestimmten, durch seine Bauart bedingten Grenzwert gesunken ist. Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform wird die von der Abtasteinrichtung gelieferte Wechselspannung über einen Kondensator und eine Gleichrichterbrücke dem Relais zugeführt, wobei eine

-'"· hohe Frequenz des Signals zu einem hohen Gleichstrom in der Relaisspule führt und umgekehrt, so daß das Relais bei hoher Frequenz des abgetasteten Signais angezogen bleibt und der Abfall des Relais bei dem als Grenzwert anzusehenden Haltestrom der Unterschrei-

^i(| tung einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Lastaufnehmers entspricht.

Das Relais löst verzögert einen weiteren Schaltvorgang aus, der zu einer Arretierung der Waage und damit einer Fixierung des momentanen Anzeigewertes zum - Schaltzeitpunkt führt.

Die bekannte Waage geht von der Voraussetzung aus, daß der das Wägeresultat vermittelende Zeiger um die dem korrekten Wägeergebnis entsprechende Ruhelage eine gedämpfte Schwingung ausführt, deren

w Frequenz und Dämpfung genau vorherbestimmbar ist und darüber hinaus für jeden Betriebs- und Lastfall gleich ist. Würde dies zutreffen, ließe sich tatsächlich die Zeit vorher bestimmen, die ab einem bestimmten Momentanwert der Geschwindigkeit der Zeigerbewe-

'"> gung (beispielsweise der Geschwindigkeit Null am Umkehrpunkt der Zeigerschwingung) abgewartet werden muß, bis der Zeiger eine Position einnimmt, die dem wahren Wägeresultat entspricht. Bei üblichen Waagen, insbesondere solchen mit elektromagnetischer Kom-

'•^l> pensation, ist aber diese Unveränderlichkeit der Frequenz und Dämpfung am Laftaufnehmer nicht gegeben, sondern es liegen in der Regel lastabhängige Schwingungsvorgänge vor. Eine in der Praxis verwertbare Stillstandskontrollvorrichtung hat aber auch noch

''■"> andere Störschwingungen als die vom einmaligen Aufsetzen einer konkreten Last zu berücksichtigen, beispielsweise beim sukzessiven Zuführen von Wägegut (z. B. bei Tablettenwaagen) oder durch externe Erschütterungen. Derartige Störschwingungen können mit der bekannten Waage nicht eliminiert werden, insbesondere wenn das auslösende Störereignis in die Verzögerungszeit zwischen dem Auslösen des Relais und die Fixierung des Zeigers fällt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Waage mit Stillstandskontrollvorrichtung zu schaffen, welche mit geringem Aufwand eine zuverlässige Ermittlung des wahren Wägeresultats ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

daß die Waage in an sich bekannter Weise zur Ermittlung des Wägeresultats einen elektrischen Kompensator aufweist, bestehend aus einem die Lage des Lastaufnehmers abtastenden und ein dessen Weg-Abweichung von einer Null-Lage in analoger Form wiedergebendes elektrisches Abtastsignal liefernden Positionsgeber, einer mit diesem Abtastsignal beaufschlagten Regel- und Verstärkerschaltung, einem davon gespeisten elektro-mechanischen Wandler für die Rückführung des Lastaufnehmers in die Null-Lage und einer periodisch das Wägeresuhat durch Zählung von Zählimpulsen ermittelnden Einrichtung, daß der Analogvergleicher dem Positionsgeber nachgeschaltet ist und mit dessen Abtastsignal beaufschlagt ist, daß der im Analogvergleicher für den Vergleich herangezogene Grenzwert die zulässige Weg-Abweichung des Lastaufnehmers ist und daß die Sperrschaltung die Darstellung bzw. Übertragung des digitalen Wägeresultats und/oder eine den Unruhezustand signalisierende Einrichtung steuert

Gemäß der Erfindung wird daher von einem in Waagen mit elektrischer Kompensation ohnehin vorhandenen Bauteil, nämlich deni die Lage des Lastaufnehmers abtastenden Positionsgeber, auch für die Stillstandskontrolle Gebrauch gemacht. Diese läßt sich daher in Verbindung mit nur wenigen weiteren relativ preisgünstigen Komponenten in wirtschaftlicher Weise realisieren.

Vorzugsweise ist der vom Analogvergleicher für den Vergleich herangezogene Grenzwert einstellbar, damit der Zeitbedarf zum Wägen den jeweiligen Anforderungen an die Genauigkeit angepaßt werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform löst die Sperrschaltung den Beginn der Impulszählung beim Unterschreiten des zum Vergleich herangezogenen Grenzwertes aus. Hierdurch wird das Einschwingen der Waage nach einer Belastung abgewartet und dann die Digitalisierung und damit die eigentliche Messung begonnen. Vorteilhaft kann die Sperrschaltung auch ein Verzögerungsglied aufweisen, das den Beginn der Impulszählung erst nach Ablauf einer zusätzlichen Verzögerung auslöst.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung unterbricht die Sperrschaltung nach erfolgter Auslösung der Impulszählung bei einem neuerlichen Überschreiten des im Analogvergleicher für den Vergleich herangezogenen Grenzwertes die Impulszählung und stellt den Impulszähler auf Null.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung, bei der die periodisch das Wägeresultat ermktelende Einrichtung in an sich bekannter Weise die Gesamtsumme der Zählimpulse einer in einem Meßzyklus anfallenden Mehrzahl von Einzelmessungen bildet, löst die Sperrschaltung beim Unterschreiten des Grenzwertes den Beginn eines neuen Meßzyklus aus, ohne den Ablauf des vorangegangenen Meßzyklus abzuwarten.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen, in denen auf die Aufnahme von für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlichen Details verzichtet wurde, stellt dar

Fig. 1 ein Blockschaltbild der mit einer Stillstandskontrollvorrichtung ausgerüsteten Waage und

Fig. 2 Einzelheiten der in F i g. 1 enthaltenen Stillstandskontroll vorrichtung.

Der Lastaufnehmer einer Waage 1 wird unter einer Last Paus seiner Null-Lage ausgelenkt. Die Auslenkung erzeugt im Positionsgeber 2 ein Abtastsignal in Form einer Wechselspannung, das einem PID-Regler 3 zugeführt wird. Die resultierende Regelspannung wird in einem Verstärker 4 verstärkt und bestimmt die Größe des durch die in der Waage 1 enthaltenen Kompensa- ·> tionsspule 1' kontinuierlich fließenden Stromes.

Die Größe des den Lastaufnehmer in seiner Null-Lage (Ausgangslage) haltenden Stromes ist ein Maß für das Gewicht der Last fund wird mittels eines Digitalvoltmeters 5, das den Spannungsabfall an einem

ίο Meßwiderstand 6 mißt, digital dargestellt Das Digitalvoltmeter 5 arbeitet nach dem Zweirampen-Prinzip und digitalisiert in regelmäßigen Perioden von ca. 200 ms.

Dem Positionsgeber 2 nachgeschaltet ist ferner eine Stillstandskontrollvorrichtung 7, die in Fig.2 näher

ι j veranschaulicht ist und die im folgenden anhand ihrer Funktionsweise erläutert wird. Das Signal des Positionsgebers 2 wird einem Verstärker Ta zugeführt und in einer Gleichrichterschaltung Tb gleichgerichtet Anschließend gelangt es in einen Analogvergleicher 7c, der

jo aus einer als Schmitt-Trigger ausgebildeten Trigger-Schaltung besteht. Hier wird die Größe des Signals mit einem vorgegebenen, einstellbaren Grenzwert verglichen. Eine Synchronisierschaltung (nicht dargestellt) stimmt die Dauer der Kontrollperioden in der

?-, Stillstandskontroilvorrichtung 7 mit der Dauer der Meßperioden im Digitalvoltmeter 5 ab.

Ist nach nahezu beendetem Einschwingen des Lastaufnehmers der Waage 1 das Signal aus dem Positionsgeber 2 kleiner als der erwähnte Grenzwert, so

in löst der Analogvergieicher Tc im Digitalvoltmeter 7 den B?ghn der Digitalisierung aus. Bleibt die Waage nun mehr (relativ) ruhig, d. h. wird der erwähnte Grenzwert des Abtastsignals nicht wieder erreicht, so erscheint auf der Anzeige am Ende des Meßzyklus das digitalisierte

i-, Gewicht. Treten jedoch nach Beginn des Meßzyklus erneut unzulässig hohe Störschwingungen auf, so erhält das Digitalvoltmeter 5 vom Analogvergleicher Tc ein Signal, das die Zählung annulliert und den Zählerstand löscht. Erst nach erneuter Beruhigung der Waage folgt

ni ein neuerliches Startsignal des Analogvergleichers Tc, das einen neuen Meßzyklus im Digitalvoltmeter 7 in Gang setzt.

Von der Stillstandskoniiolleinrichtung 7 kann auch ein Leuchtsignr.l 5' gesteuert werden, das im Unruhezu-

t) stand der Waage leuchtet und bei Ablesebereitschaft erlicht bzw. es kann die Übertragung des digitalen Wägeresultats vom Digitalvoltmeter 5 in ein Speichergerät 8 gesteuert werden. Dabei kann die Digitalisierung im Digitalvoltmeter 5 unabhängig vom Signal des

->o Analogvergleichers 7 stattfinden.

Für manche Fälle ist es günstigt, den Analogvergleicher Tc (Schmitt-Trigger) noch mit einem Verzögerungsglied Tc zu versehen, um nach dem ersten Unterschreiten des Grenzwertes des vom Positionsge-

>·-> ber 2 gelieferten Abtastsignal noch eine weitere Beruhigung eintreten zu lassen, bevor der Analogvergleicher 7cdas Digitalvoltmeter5 startet.

Die beschriebene Stiüstandskontrollvorrichtung 7 eignet sich auch gut für Waagen, bei denen der

>o Kompensationsspule Γ der Strom nicht kontinuierlich, sondern impulsweise zugeführt und die Länge dieser Impulse mit konstantfrequenten Zählimpulsen ausgezählt wird. Auch in diesem Fall werden die Steuersignale des Analogvergleichers Tc der entsprechenden Zähler-

• · steuerung zugeführt. Spezielle Ausführungformen solcher Waagen bilden zur digitalen Darstellung des Meßergebnisses die Summe der Zählimpulse während eines Meßzyklus, der eine Mehrzahl von Einzelmessun-

gen (beispielsweise 100 Messungen von je 2 ms Dauer) umfaßt und erreichen damit eine höhere Auflösung sowie eine bessere Mittelwertbildung. Während bei Waagen mit Kompensation durch kontinuierlichen Strom die Meßzyklen einander in starrer Sequenz folgen und jeder begonnene Zyklus zu Ende geführt wird, ob er zu einem gültigen Ergebnis führt oder nicht erfolgt bei der zuletzt beschriebenen Waage der Eingrif in die Meßzyklen selbst, bei »Unruhe« wird der Zyklu: sofort abgebrochen und bei »Stillstand« sofort neu ir Gang gesetzt. Die heraus resultierende Zeitersparnii macht sich in vielen Fällen vorteilhaft bemerkbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Waage mit Stillstandskontrollvorrichtung, enthaltend

eine die Bewegung eines Waagenteiles abtastende und ein ein Maß für die Abweichung von der jeweiligen Ruhelage bildendes elektrisches Signal liefernde Einrichtung,

einen dieses Signal fortlaufend mit einem Grenzwert vergleichenden Analogvergleicher und eine von diesem gesteuerte, die vorzeitige Lieferung eines Wägeresultats verhindernden Sperrschaltung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Waage in an sich bekannter Weise zur Ermittlung des Wägeresultats einen elektrischen Kompensator aufweist, bestehend aus einem die Lage des Lastaufnehmers abtastenden und ein dessen Weg-Abweichung von einer Null-Lag^ in analoger Form wiedergebendes elektrisches Abtastsignal liefernden Positionsgeber (2), einer mit diesem Abtastsignal beaufschlagten Regel- und Verstärkerschaltung (3; 4), einem davon gespeisten elektro-mechanischen Wandler (!') für die Rückführung des Lastaufnehmers in die Null-Lage und einer periodisch das Wägeresultat durch Zählung von Zählimpulsen ermittelnden Einrichtung (5),
daß der Analogvergleicher (7c) dem Positionsgeber nachgeschaltet ist und mit dessen Abtastsignal beaufschlagt ist,

daß der im Analogvergleicher (7 c) für den Vergleich herangezogene Grenzwert die zulässige Weg-Abweichung des Lastaufnehmers ist und
daß die Sperrschaltung die Darstellung bzw. Übertragung des digitalen Wägeresultats und/oder eine den Unruhezustand signalisierende Einrichtung (5') steuert.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Analogvergleicher (7c) für den Vergleich herangezogene Grenzwert einstellbar ist.

3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung den Beginn der Impulszählung beim Unterschreiten des zum Vergleich herangezogenen Grenzwertes auslöst.

4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung ein Verzögerungsglied aufweist, das den Beginn der Impulszählung erst nach Ablauf einer zusätzlichen Verzögerung auslöst.

5. Waage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung nach erfolgter Auslösung der Impulszählung bei enem neuerlichen Überschreiten des im Analogvergleicher (7c) für den Vergleich herangezogenen Grenzwertes die Impulszählung unterbricht und den Impulszähler auf Null stellt.

6. Waage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die periodisch das Wägeresultat ermittelnde Einrichtung (5) in an sich bekannter Weise die Gesamtsumme der Zählimpulse einer in einem Meßzyklus anfallenden Mehrzahl von Einzelmessungen bildet und daü die Sperrschaltung beim Unterschreiten des Grenzwertes den Beginn eines neuen Meßzyklus auslöst, ohne den Ablauf des vorangegangenen Meßzyklus abzuwarten.