DE2326946C3 - - Google Patents

Description

^lUgAÜfgabe der Erfindung ist die Schaltung eines Kraftmeßgerätes mit elektromagnetischer Kraftkompensation bei dem eine genaue Berücksichtigung einer'beliebigen Vorlast auf einfache und rasche Weise möglich istfund zwar ohne daß ein von Hand durchzuführender, langwieriger Einstellvorgang notwendig ist ohne daß ein an einem Meßinstrument abgelesenes Meßergebnis übertragen werden muß, und ohne daß der Meßbereich der Meßspule des Gerätes verkleinert

^W1Diese Aufgabe wird bei einem Kraftmeßgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine elektronische Regelvorrichtung vorgesehen ist, durch welche die die Lage des Kraftfuhlers abtastende Anordnung den durch die zweite Magnet spule fließenden Strom derart steuert, daß der Kraftfühler immer in seine Ausgangsposition zuruckbewegt wird daß Schaltmittel vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, daß sie bei einem Befinden des Kraftfuhlers in seiner Ausgangsposition einen dem durch die zweite Magnetspule fließenden Strom analogen Wert auf den ersten Schaltkreis überträgt und daß dieser Strom unabhängig von der weiteren, auf den Kraftfühler ausgeübten Kraft durch die erste Magnetspule auf den Kraftfühler ausgeübt werden kann.

Beim erfindungsgemäßen Kraftmeßgerat ist es somit möglich, durch bloßes Betätigen eines Schalters ζ B den ganz genauen Wert einer Tara auf eine gesonderte zweite Spule zu übertragen und dadurch den Meßbereich des Gerätes unverringert und wieder von Null aus messend für eine nachfolgende Messung zur Verfügung zu stellen, was bei den bisher bekannten Kraftmeßgeräten nicht möglich ist. Dies ist z. B. bei der Bestimmung des Gewichtes einer in einem Behalter sich befindenden Flüssigkeitsmenge von Vorteil, wo das Gewicht des Behälters nicht im Meßresultat erscheinen soll.

Es ist zweckmäßig, wenn das erfindungsgemaße Kraftmeßgerat einen Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung des an der zweiten Magnetspule gemessenen analogen Spannungswertes in einen binär codierten Digilalwert, einen über einen Schalter mit diesem Analog-Digital-Wandler verbundenen Speicher zur Speicherung dieses binär codierten Digitarwertes,

einen mit diesem Speicher verbundenen Digital-A nalog-Wandler zur Umwandlung des gespeicherten, binär codierten Wertes in eine analoge Spannung, und eine einerseits mit dem Digital-Analog-Wandler und anderseits mit der ersten Magnetspule verbundene Stromkonstantschaltung, aufweist.

Es ist vorteilhaft, wenn das Kraftmc.3gerät zur Abtastung der Lage des Kraftfiihlers ein photoeiektrisches System aufweist.

Eine Ausführungsform des Kraft-Meßgerätes nach der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform des Kraftmeßgerätes, und

Fig. 2 ein Schaltschema des in Fig. 1 dargestellten Meßgerätes.

Ein wie in Fig. 1 dargestelltes Kraftmeßgerät kann z. B. zum Messen der Dichte (Auftrieb), der Feuchtigkeitsaufnahme oder des Gewichtes von Gegenständen, der Fadenspannung oder der Federkraft von Federn, verwenaet werden.

Das eine Gegenkraft auf den Kraftfühler 1 ausübende Magnetspulensystem 2 weist (wie aus der Zeichnung ersichtlich) zwei voneinander unabhängig regulierbare Magnetspulen 3 und 4 auf. Die eine erste Magnetspule 3 ist zur Einstellung einer Vorlast mit einem ersten regulierbaren Schaltkreis und die zweite Magnetspule 4 zur Feststellung der zu bestimmenden Kraft mit einem zweiten Schaltkreis verbunden, wobei der letztere mit einer die Lage des Druckfühlers 1 abtastenden photoelektrischen Anordnung 5 und einer in Krafteinheiten geeichten, die durchfließende Stromstärke messenden Meßvorrichtung 22 (Fig. 2) versehen ist.

Um einerseits den Kraftfühler 1 parallel verschiebbar zu führen und anderseits das Magnetspulensystem 2 möglichst klein ausbilden zu können, wird die Führung des Kraftfühlers 1 durch eine Parallelogramm-Führung 6,7,8 gebildet, und das Magnetspulensystem 2 über einen als Hebelarm ausgebildeten Parallelogramm-Arm 8 mit dem Kraftfühler 1 verbunden.

Um das Meßgerät in allen Orientierungslagen gebrauchen zu können, ist das Parallelogramm-Führungssystem 6, 7, 8 durch Anordnung von Gegengewichten so ausbalanciert, daß es lageunabhängig ist.

Wenn das Spulensystem 2 so ausgebildet ist, daß auf dem fest mit dem Kraftfühler 1 verbundenen Auflageteller 9 beispielsweise maximal 200g gemessen werden können, dann kann der Kraftfühler 1 einen im Meßgerätgehäuse 10 schwenkbar gelagerten einarmigen Hebel 11 mit einem zweiten Auflageteüer 12 verbunden sein. Dabei stellt der Hebel 11 einen Teil einer zweiten Parallelogramm-Führung 13 dar, und der zweite Auflageieller 12 ist zu seiner Farallelverschiebung mit einem parallel zum Kraftfühler 1

bewegbaren Teil 14 der zweiten Parallelogramm-Führung 13 verbunden. Auch dieses zweite Parallelogrammsystem ist mittels Gegengewichten ausbalanciert und unabhängig »-on der Lage des Meßgerätes. Wenn nun das Untersetzungsverhältnis des einarmi-

gen Hebels 10:1 beträgt, dann kann mit dem gleichen Magnetspulensystem 2 ein Gewicht \on 2 kg gemessen werden.

Wirkt nun eine Kraft K auf den Auflageteller 9. dann erfolgt eine Auslenkung des Hebelarmes 8 und somit der Fahne 15 der photoelektnschen Abtastanordnung 5.

Dies hat, wie uus Fig. 2 ersichtlich, zur Folge, daß die Phototransistoren 16 und 17 verschieden stark von der Lampe 18 beleuchtet werden und mit Hilfe des Verstärkers 19 am hingang des Proportional-Integral-Reglers 20 eiiiL- Spannung U_K bewirken. Der Regler 20 \erursacht darauf einen Stromfluß /, durch den Widerstand 21 und die Spule 4, bis die Fahne 15 sich wieder in einer symmetrischen Lage bezuglich der

as beiden Phototransistoren 16 und 17 befindet und diese wieder gleich stark beleuchtet werden, was zur Folge hat, daß U_R = (1 ist und der Strom /, konstant bleib!

Da der Strom /, proportional zu der auf den Auflagetcller 9 wirkenden Kraft ist, kann die letztere am Digitalvoltmeter 22 abgelesen werden. Geeicht wird die Schaltung mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes 21.

Der vom Digitalvoltmeter 22 gemessene analoge Spannungswert U_SI erscheint am Ausgang desselben als binär codierter Digitalwert. Soll nun die z.B. durch ein Gefäß bewirkte Kraft K nicht gemessen werden, sondern mir das in dieses Gerät einzugießende Gut. dann betätigt man mittels des Schalters 23 einen Speieher 24, der diesen binär codierten Digitalwert speichert. Der an den Speicher 24 angeschlossene Digital-Analog-Wandler 25 wandelt den binär codierten Wert wieder in eine analoge Spannung U₁,= U_M um, worauf die Stromkonstantschaltung 26 einen lastunabhängigen konstanten Strom /, liefert, der proportional U_p— U_M ist. Somit übernimmt nun die Magnetspule 3 die ursprünglich von der Magnetspule 4 besorgte elektromagnetische Krafterzeugung und /, sowie U_M werden Null.

Der gesamte Arbeitsbereich der Magnetspule 4 steht somit wieder vollständig für den Meßvorgang zur Verfügung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftmeßgerät mit elektromagnetischer Kraftkompensation, bei dem das eine Gegenkraft auf den Kraftfühler ausübende Magnetspulensystem mindestens zwei voneinander unabhängig regulierbare, starr zueinander angeordnete Magnetspulen aufweist, bei dem die erste Magnetspule zur Einstellung einer bestimmten Vorlast mit einem ersten regulierbaren Schaltkreis verbunden ist, bei dem die zweite Magnetspule zur Feststellung der abzüglich der Vorlast auf den Kraltfühler einwirkenden Gegenkraft mit einem mit einer die Lage des Kraftfühlers abtastenden Anordnung und einer in Krafteinheiten geeichten, die durchfließende Stromstärke messenden Meßvorrichtung \ersehenen zweiten, vom ersten Schaltkreis völlig unabhängig regulierbaren Schaltkreis, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Regelvorrichtung (19, 20, 21) vorgesehen ist, durch welche die die Lage des Kraftfühlers abtastende Anordnung (5) den durch die zweite Magnetspule (4) fließenden Strom derart steuert, daß der Kraftfühler (1) immer in seine Ausgangsposition zurückbewegt wird, daß Schaltmittel (23) vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, daß sie bei einem Befinden des Kraftfühlers (1) in seiner Ausgangsposition einen dem durch die /weite Magnetspule (4) fließenden Strom analogen Wert auf den ersten Schaltkreis (23, 24, 25, 26) überträgt und daß dieser Strom unabhängig von der weiteren, auf den Kraftfühler (1) ausgeübten Kraft durch die erste Magnetspule (3) auf den Kraftfühler (1) ausgrubt werden kann.

2. Meßgerät nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß es einen Analog-Digital-Wandler (22) zur Umwandlung des an der zweiten Magnetspule (4) gemessenen analogen Spannungswertes in einen binär codierten Digitalwert, einen über einen Schalter (23) mit diesem Analog-Digital-Wandler (22) verbundenen Speicher (24) zur Speicherung dieses binär codierten Digitalwertes, einen mit diesem Speicher (24) verbundenen Digital-Analog-Wandler (25) zur Um-Wandlung des gespeicherten, binär codierten Wertes in eine analoge Spannung, und eine einerseits mit dem Digital-Analog-Wandler (25) und anderseits mit der ersten Magnetspule (3) verbundene Stromkonstantschaltung (26), aufweist.

Die Erfindung betrifft ein Kraftmeßgerät mit elektromagnetischer Kraftkompensation, bei dem das eine Gegenkraft auf den Kraftfühler ausübende Magnetspulensystem mindestens zwei voneinander unabhängig regulierbare, starr zueinander angeordnete Magnetspulen aufweist, bei dem die erste Magnetspule zur Einstellung einer bestimmten Vorlast mit einem ersten regulierbaren Schaltkreis verbunden ist, bei dem die zweite Magnetspule zur Feststellung der abzüglich der Vorlast auf den Kraftfühler einwirkenden Gegenkraft mit einem mit einer die Lage des Kraft- ^₅ l'ühlers abtastenden Anordnung und einer in Krafteinheiten geeichten, die durchfließende Stromstärke messenden Meßvorrichtung versehenen zweiten, vom ersten Schaltkreis völlig unabhängig regulierbaren Srhaltkreis, verbunden ist. ....

_D1e bereits bekannten Kraftmeßgerate mit elektnscher Kraftkompensation we.sen den Nachteil auf, daß sowohl der für die Kompensation erforderliche deShe Strom als auch ein zur Berucks,cht,gung einer ζ B. durch ein Aufnahmegefaß gebildeten Vor-Lt erforderlicher Korrekturstrom fur eine NuIlnunktverschiebung des Systems durch dieselbe elektromagnetische Spule fließen, wodurch der MeßberSch des Gerätes jeweils um den Korrekturwert verkleinert wird, was insbesondere bei der Verwendung™ im Verhältnis zum Meßbereich relativ schweren Aufnahmegefäßen sehr nachteilig ist

Ferner ist eine Klassifizierungseinnchtung bekannt ι FR PS 1049 180), bei welcher elektrisch vollständig unabhängig vom Stromkreis einer Kraftkompensa-"i nsspuTe oder von einer allfällig nicht zu berucksicht »enden Tara ein dem Gewicht des auf dem Auflageeller sich befindenden, zu klassifizierenden Gegenstand angepaßter grober Näherungswert eingestellt wird so daß der Klassifiziereinnchtung der noch verbleibende Streubereich in gespreizter Form zur Ver-