DE2429059B2 - Waage mit digitaler anzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mit digitaler Anzeige mit einem proportional zum aufgebrachten Gewicht bewegbaren Zeiger, mit dessen einem Ende ein Steuerglied eines Servo-Fühlers verbunden ist. mit einer von einem Motor angetriebenen Triebscheibe, auf der der Servo-Fühler in der Ruhestellung dem Steuerglied gegenüberliegend befestigt ist, durch einen dem Servo-Fühler zugeordneten Schalter, der in einer ersten Schaltstellung bei sich gegenüberliegendem Steuerglied und Servo-Fühler den Motor kurzschließt und in einer zweiten Schaltstellung bei sich nicht gegenüberliegendem Steuerglied und Servo-Fühler den Speisekreis für den Motor durchschaltet.

Aus der CH-PS 3 70 465 ist ein Nachlaufregler in Verbindung mit einem elektrischen Drehspulinstrument bekannt. Mit dem Zeiger des Drehspulinstrumentes ist ein Blendenblech verbunden, das zwei Fotozellen # gegenüber einer Lichtquelle abschirmen kann, die sich oberhalb des Drehpunktes des Zeigers befindei. Unterhalb des Drehpunktes des Zeigers ist der Drehpunkt einer kreisförmigen Scheibe angeordnet, die über eine in ihre Umfangsverzahnung eingreifende Schnecke von einem Elektromotor so angetrieben ist, daß sie in beide Richtungen gedreht werden kann. An der Scheibe sind die beiden Fotozellen befestigt. Mit den Fotozellen ist eine elektrische Schallung zur Steuerung des Motors verbunden. Diese elektrische Schaltung arbeitet dabei derart, daß der Motor immer dann stromlos ist, wenn die eine der Fotozellen von der mit dem Zeiger verbundenen Blende abgedtcki ist, die andere Fotozelle dagegen von der Lichtquelle noch beleuchtet wird. Sind dagegen beide Fotozellen gleichzeitig von der mit dem Zeiger verbundenen Blende abgedeckt, so wird der Motor zu seiner Drehung in der einen Drehrichtung gespeist, während bei der gleichzeitigen Beleuchtung beider Fotozellen durch die Lichtquelle der Motor zur Drehung in seiner jeweils anderen Drehrichtung gespeist wird. Wandert daher der Zeiger des Drehspulinstrumentes aufgrund einer an das Drehspulinstrument gegebenen zu messenden Größe aus, so wird die von dem Motor angetriebene Scheibe dem Zeiger so lange nachgeführt, bis wieder eine der beiden Fotozellen abgedeckt ist und die andere der beiden Fotozellen beleuchtet wird. Mit der Scheibe kann eine beliebige Auswerteeinrichtung, beispielsweise ein schreibendes Gerät oder aber eine Großsichtanzeige, mechanisch verbunden werden.

Aus der Zeitschrift »Automatisme«, 1964, S. 277 bis 283, ist eine numerische Codiervorrichtung bekannt, die eine von einem Motor angetriebene Scheibe aufweist, die an ihrem Umfang in gleichen Abständen zueinander angeordnete magnetische Markierungen aufweist. Diese magnetischen Markierungen beeinflussen bei der Drehung der Scheibe einen dem Umfang benachbart

angeordneten, auf die magnetischen Markierungen ansprechenden Fühler, der eine der von ihm erfaßten Anzahl von Markierungen entsprechende Anzahl von Impulsen abgibt.

Aus der DT-AS 12 91 131 ist eine Waage bekannt, bei 5 der eine an ihrem äußeren Umfang Markierungen aufweisende Scheibe lastabhängig zu verstellen ist. Die Markierungen der Scheibe werden mit Hiife einer Lichtschranke abgetastet, die Impulse zur Ermittlung des Stillstandes der Wägevorrichtung erzeugt. In ,0 Abhängigkeit des auf diese Weise festgestellten Stillstandes der Wägevorrichtung werden dann Steuer- und Registriervorrichtungen, insbesondere eine Druckvorrichtung, eingeschaltet. Zur Feststellung des Stillstandes wird die Lichtschranke gegenüber der Scheibe längs einer vorgegebenen Strecke mit Hilfe eines Motors hin- und herbewegt, wobei der Motor beim Auftreten eines von der Lichtschranke abgegebenen Impulses stillgesetzt und der stillgesetzte Motor bei Auftreten eines weiteren von der Lichtschranke festgestellten Impulses wieder eingeschaltet wird. Mit Hilfe dieser bekannten Anordnung soll in einfacher und zuverlässiger Weise ohne Reibungseingriff festgestellt werden, wenn die Wagevorrichtung der Waage zum Stillstand kommt.

Aus der Zeitschrift »Internationale elektronische Rundschau«, 1965, Nr. 7, Seiten 381, 382 sowie 387 bis 389, ist eine elektronische Waage bekannt, bei der lastabhängig eine Strichscheibe verdreht wird deren Markierungen in bekannter Weise von einer Lichtschranke abgetastet werden. Die mit Hilfe der Lichtschranke erzeugten Impulse werden in einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler gezählt, wobei dieser als Analog-Digital-Umsetzer wirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Waage mit digitaler Anzeige zu schaffen, die eine Nachlaufsteuerung der eingangs genannten Art benutzt und in einfacher, genauer und sehr zuverlässiger Weise die jeweils gemessene Größe digital anzeigt.

Bei einer Waage der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen eine der Anzahl der Motorumdrehungen entsprechende Anzahl von Impulsen abgebenden Impulsgenerator, der in bekannter Weise mit einem die Impulse zählenden Zähler und einer das Ausgangssignal des Zählers anzeigenden üigitalen Anzeigeeinrichtung verbunden ist.

Mit Hilfe der bekannten Nachlaufsteuerung wird also auch bei der neuen Waage ein eine Scheibe drehender Motor angetrieben. Mit Hilfe eines einfachen Impulsgenerators wird dabei die Anzahl der Motorumdrehungen festgestellt, die dem jeweils zurückgelegten Weg der Scheibe genau entspricht. Der Impulsgenerator gibt eine der Anzahl der Motorumdrehungen entsprechende Anzahl von Impulsen ab, die in einem elektronischen Zähler gezählt werden. Der Zähler ist wiederum mit einer digitalen Anzeigeeinrichtung verbunden, so daß die Anzahl der Impulse digital angezeigt wird. Dadurch ist eine sehr genaue, trotzdem jedoch sehr einfache digitale Anzeige des jeweils mit der Waage gemessenen do Gewichtes möglich.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im fts einzelnen zeigt

Fig. 1 perspektivisch die Hauptmechanik der neuen Waatre.

F i g. 2 eine schematische Darstellung der in der neuen Waage benutzten elektrischen Schaltung,

F i g. 3 (A) eine Seitenansicht eines Servo-Fühlers, der eine lichtemittierende Diode und eine Fotodiode aufweist und in der neuen Waage benutzt wird,

Fig. 3(B) eine schematische Darstellung einer Schaltung zum verzögerten Starten des Motors, die den in F i g. 3 (A) gezeigten Servo-Fübler benutzt,

F i g. 4 (A) eine Seitenansicht eines Servo-Fühlers mit einem Hall-Schalter,

Fig. 4(B) eine schematische Darstellung einer Schaltung zum verzögerten Starten des Motors, die den in F i g. 4 (A) gezeigten Servo-Fühler benutzt,

F i g. 5 (A) eine Seitenansicht eines Servo-Fühlers mit einem magnetischen Widerstand,

Fig. 5(B) eine schematische Darstellung einer Schaltung zum verzögerten Starten des Motors, die den in F i g. 5 (A) gezeigten Servo-Fühler benutzt,

Fig.6(A) eine Blockschaltung eines Impulsgenerators, der eine lichtemittierende Diode und einen Fototransistor aufweist,

F i g. 6 (B) eine schematische Darstellung des Stromlaufplans des in F i g. 6 (A) gezeigten Impulsgenerators,

Fig. 7(A) eine Blockschaltung eines Impulsgenerators, der einen Hall-Schalter und einen drehbaren Magneten aufweist,

F i g. 7 (B) eine schematische Darstellung des Stromlaufplans des in F i g. 7 (A) gezeigten lmpulsgeneraiors,

F i g. 8 ein Blockschaltbild einer digitalen Anzeigeeinrichtung, die in der neuen Waage benutzt wird, und

F i g. 9 ein Blockschaltbild einer von einem Dekoder gesteuerten Zählschaltung.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann ein Zeiger t proportional zum auf eine Waage aufgebrachten Körpergewicht gedreht werden. In üblicher Weise ist mit der Welle des Zeigers 1 ein Amriebsritzel 2 verbunden. Eine Zahnstange 22 greift in das Antriebsritzel 2 ein. Die 2'.ahnstange 22 wird von einer Feder 21 in eine Richtung vorgespannt, die mit einem Ende der Zahnstange verbunden ist. Das andere Ende der Zahnstange 22 ist auf einem hin- und hergehenden Rahmen an einem hier nicht gezeigten Wiegestilt angelenkt. Der Wiegestift wird von der oberen Fläche gebogener Teile eines Paars von langen Hebeln 24 getragen, die eine Waagenbalken-Mechanik zusammen mit einem Paar von kurzen Hebeln 23 bilden. Auf diese Weise wird ein Widerstand für die Neigung des hin- und hergehenden Rahmens vorgesehen. Beim Wiegen wird eine Haupt-Wiegefeder 25 proportional zum Weg ausgelenkt, um den sich die Waagebalken-Mechanik absenkt. Die obere Fläche der gebogenen Teile der langen Hebel 24 wird proportional zur Ausdehnung der Feder 25 abgesenkt. Dadurch wird der hin- und hergehende Rahmen durch die Feder 21 für die Zahnstange 2Ί so weit geneigt, bis das Gleichgewicht erneut wieder hergestellt ist. Diese Neigung des hin- und hergehenden Rahmens bewirkt eine Bewegung der Zahnstange 22 durch die Feder 21 in F i g. 1 nach rechts. Diese Bewegung bewirkt eine Drehung des Antriebsritzels 2. Auf diese Weise wird der Zeiger 1 in eine Winkelstellung bewegt, die proportional dem aufgebrachten Gewicht ist. Der Zeiger 1 ist an seinem einen Ende mit einem magnetischen Abschirmstück 11 versehen, das z. B. aus einem Einstellmagneten hergestellt ist.

Ein Schneckenrad 3 ist lose auf der Welle des Antriebsritzels 2 angelenkt. Das Schneckenrad 3 hat Schneckenzähneil auf seiner Umfangsfläche und einen

Stift P auf seiner unteren Fläche. Der Stift P betätigt einen Blattfederschalter LFSW.

Ein Servo-Fühler SS ist auf dem Schneckenrad 3 befestigt, der einen Permanentmagneten MG und einen Reed-Schalter LDSWaufweist. Der Servo-Fühler SS ist derart angeordnet, daß der Drehkreis des magnetischen Abschirmstückes 11 zwischen dem Permanentmagneten MG und dem Reed-Schaker LDSW hindurchführt. Im Ruhezustand zeigt der Zeiger 1 auf den Null-Wert, und das Abschirmstück 11 befindet sich zwischen dem ι ο Permanentmagneten MG und dem Reed-Schalter LDSW, während der Stift P den Blattfeder-Schalter LFSW beaufschlagt, um diesen geöffnet zu halten.

Mit dem einen Ende der Welle eines elektrischen Motors M ist eine Schnecke W verbunden. Die Schnecke greift in das Schneckenrad 3 ein. Ein Permanentmagnet MG\ ist auf dem anderen Ende der Welle des Motors M befestigt. Ein Reed-Schalter LDSW] ist gegenüber dem Permanentmagneten MG\ angeordnet. Auf diese Weise bilden der Permanentmagnet MCi und der Reed-Schalter LDSWi einen Impulsgenerator PG.

Die neue Waage wird im einzelnen in Verbindung mit der mechanischen Struktur in F i g. 1 und der elektrischen Schaltung in F i g. 2 erläutert.

F i g. 2 zeigt die elektrische Schaltung der neuen Waage in ihrem Ruhezustand, bei dem der Zeiger auf Null zeigt. In diesem Zustand fließt kein Strom von einer Speisequelle E zu irgendeinem einer Servo-Fühler-Schaltung SSC. einer Verzögerungsschaltung DLC zum Starten des Motors M mit einer Zeitverzögerung, einer Impulsgenerator-Schaltung PGC, einer Zählerschaltung CC, einer Rücksetzschaltung RSC für die Zählerschaltung CC und einer Halteschaltung HDC für die Zählerschaltung CC

Die Servo-Fühler-Schaltung SSChat Anschlüsse fi, .'2 und f3. die mit der Speisequelle E verbunden sind, eine aus einem Relais /?7und dem Reed-Schalter LDSW bestehende Serienschaltung, die über die Speisequelle E geschaltet ist. einen Anschluß /4, der mit der Halteschaltung HDC verbunden ist. einen Anschluß /5. der zum Kurzschließen um den Motor M geschaltet ist. einen Schallkontakt et}, der zwischen den Anschlüssen ti und u vorgesehen ist und von dem Relais R Y betätigt ist. sowie einen zwischen den Anschlüssen (3 und is vorgesehenen Schaltkontakt Ci₂. der ebenfalls von dem Relais RY betätigt ist.

Wie in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben ist. beginnt beim Aufbringen eines Gewichts auf die Waage der Zeiger 1 zusammen mit dem magnetischen Abschirmstück 11 sich zu drehen, wodurch das Abschirmstück 11 sich aus seiner Stellung zwischen dem Reed-Schalter LDSlV und dem Permanentmagneten MG herausbewegt. Dadurch wird der Reed-Schalter LDSW dem magnetischen Feld des Permanentmagneten MG ausgesetzt und damit geschlossen. Dadurch wird das Relais RY von der Speisequelle E erregt um den Kontakt ct\ zum Anschluß t₂ zu bewegen, wodurch die Speisequelle Emit einem Anschluß Vddverbunden wird. Auf diese Weise gelangt die Speisespannung der (>o Speisequelle E über den Anschluß V_Dp an die Rücksetzschaltung RSC Dadurch erzeugt ein NICHT-Glied NOTi lediglich einen Impuls in Abhängigkeit einer von einem Widerstand /?2 u.,d einem Kondensator C2 bestimmten Konstanten. Dieser Impuls wird an die ⁶S Zählerschaltung CC zum automatischen Rücksetzen der Zählerschaltung gegeben, wodurch eine Anzeigeeinrichtung DSP Null anzeigt. Die Anzeigeeinrichtung DSP hat drei Anzeigefenster für Ziffern der ersten Stelle, der zweiten und der ersten Stelle hinter dem Komma, einer Zahl, die das aufgebrachte Gewicht angibt.

Da der Kontakt ct\ den Anschluß r₂ berührt, wird die Halteschaltung HDC in einer abgeschalteten Stellung gehalten. Obwohl der Kontakt Cf₂ den Anschluß h berührt, um einen Speisekreis für den Motor M zu schließen, läuft der Motor M nicht sofort an. Vielmehr wird der Motor Mnicht eher gestartet, bis ein Transistor 7V| nach einer Zeitverzögerung leitend gemacht wird, die durch die Zeitkonstante eines Kondensators C\ und eines Widerstands R\ gegeben ist, wonach ein Transistor 7>2 leitend gemacht wird. Auf diese Weise wird jedes mögliche Schwingen des Zeigers 1 um eine Stellung, an der der Zeiger stillgesetzt werden soll, vollständig gedämpft, bevor der Motor mit Zeitverzögerung anläuft. Dreht sich der Motor M. so wird die Schnecke IV /um Antrieb des Schneckenrades 3 gedreht. Dann verläßt der Stift P den Blattfeder-Schalter LFSW. wodurch dieser mit dem Anschluß fi in Berührung gelangt. Dadurch gelangt die Speisespannung der Speisequelle Ean den Anschluß V_DD unabhängig davon, ob der Kontakt cu den Anschluß i₂ berührt cder nicht.

Wie zuvor erwähnt, wird der Motor M mit Zeitverzögerung gestartet, und die Schnecke W treibt das Schneckenrad 3. Der Motor M dreht sich so lange, bis der Reed-Schalter LDSW und der Permanentmagnet MG des Servo-Fühlers SS. der auf dem Schneckenrad 3 befestigt ist. in eine Stellung gegenüber dem Zeiger 1 gebracht wird, der bereits zuvor in einer Winkelstellung, die dem aufgebrachten Gewicht entspricht, angehalten wurde, wodurch der Reed-Schalter LDSW geöffnet wird. Das Öffnen des Reed-Schalters LDSlV bewirkt das Abfallen des Relais RY. Dadurch kehrt der Kontakt et} zum Anschluß U zurück, wodurch die Halteschaltung HDC eingeschaltet wird. Andererseils berührt der Kontakt Ci₂ den Anschluß ^, um die Kurzschlußschaltung für den Motor M zu schließen wodurch der Motor Msehr schnell stillgesetzt wird.

Der mit dem anderen Ende der Welle des Motors A; verbundene Permanentmagnet MGi dreht sich zusammen mit dem Motor M. Der Magnet MG] hat einer Nordpol A'an einem Ende und einen Südpol San seinen anderen Ende, wie dieses in F i g. 2 gezeigt ist. Dadurch wird der Reed-Schalter LDSlVi des Impulsgenerator! PG zweimal pro Umdrehung des Motors M durch der Magneten MGi geschlossen, so daß pro Molorumdre hung zwei Impulse erzeugt werden. Die Impulse werdet von einem Widerstand R₃ und dem Kondensator C₃ de Impulsgenerator-Schaltung PGCgeglättet und geform und danach über ein NOR-Glied NOR] an di< Zählerschaltung CC gegeben. Bei dieser Ausführungs form ist die Anzahl der Schneckenzähne 31 de Schneckenrades 3 gleich 200 und das Schneckenrad 3 si ausgebildet, daß es für ein aufgebrachtes Gewicht vo 100 kg eine Umdrehung ausführt. Jede einzeln Umdrehung des Motors M bewirkt eine Drehung de Schneckenrades 3 um einen Zahn, so daß zweihundei Umdrehungen des Motors M eine Umdrehung de Schneckenrades 3 ausführen. Daher geben jede zwi erzeugten Impulse 0.5 kg an. so daß jeder erzeugt Einzelimpuls 0,25 kg angibt.

Diese Impulse werden über das NOR-Glied /VO/ von der Impulsgenerator-Schaltung PGC an di Zählerschaltung CC gegeben und in dieser in bekannte Weise gezählt. Der Zählerstand wird in eine d< aufgebrachte Gewicht angebende Zahl umgewande

die auf der Anzeigeeinrichtung DSPangezeigt wird. Das eine Anzeigefenster der Anzeigeeinrichtung zeigt die Ziffer der ersten Stelle, nämlich in jeweils 10 kg an, während das zweite Anzeigefenster die Ziffer der zweiten Stelle, nämlich in jeweils 1 kg anzeigt und das dritte Fenster die Ziffer für die erste Stelle hinter dem Komma oder die Zahl 0 oder 5 in Abhängigkeit des Bruchteils von 1 kg anzeigt. Erhältliche Anzeigeeinrichtungen umfassen Segment-Anzeigesysteme, ein Glühfaden-Anzeigesystem, ein fluoreszierendes Anzeigesy- m stern, ein weiße Glühfaden aufweisendes Anzeigesystem, ein Entladungslampen-Anzeigesystem, ein lichtemittierende Dioden benutzendes Anzeigesystem, ein Flüssigkristalle aufweisendes Anzeigesystem und ein Plasma-Anzeigesystem. is

Die Anzeige wird zur Angabe des aufgebrachten Gewichtes aufrechterhalten, bis der Servo-Fühler SS in eine Stellung gegenüber dem magnetischen Abschirmstück gebracht und damit der Motor Mstillgesetzt wird.

1st der Motor M auf diese Weise stillgesetzt, so berührt der Kontakt ct\ den Anschluß U, wodurch die Spannung der Speisequelle £"überden Anschluß V"_DDan die Halteschaltung HDC gegeben wird. Im einzelnen gelangt die Spannung über den Widerstand Ra und den Kondensator C₄ an das NICHT-Glied NOT₇. Das is Ausgangssignal des NICHT-Glieds NOT₂ wird an das NICHT-Glied NOT₃ und das Ausgangssignal des NICHT-Gliec'es NOT₃ an einen der Eingänge des NOR-Gliedes NOR₂ gegeben. Das Ausgangssignal dcr Rücksetzschaltung RSC wird an einem der Eingänge eines NOR-Gliedes NOR₃ gegeben, das mit dem NOR-Glied NOR} zu einem Flip-Flop zusammengcschaltet ist. Wird das Ausgangssignal hohen Potentials des NICHT-Glieds NOT₃ an einen Eingang des NOR-Gliedes NOR₂ gegeben, so erhält das Ausgangs- -,5 signal des NOR-Gliedes NOR₂ niedrigen Pegel Dieses Ausgangssignal wird an einen Eingang des NOR-Gliedes NOR₃ gegeben, dessen Ausgangssignal hohen Pegel annimmt. Da dieses Ausgangssignal hohen Pegels an einen Eingang des NOR-Gliedes NOR\ gegeben wird. erhält dessen Ausgangssignal niedrigen Pegel. Unabhängig davon, ob ein Impuls an den anderen Eingang des NOR-Gliedes NOR\ gegeben wird oder nicht. Dieses verhindert, daß das Ausgangssignal der lmpulsgencrator-Schaltung PGC an die Zählerschaltung CC _4S gegeben wird. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal der Zählerschaltung CC festgehalten, und auch die Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung DSP wird zur Angabe des jeweiligen Gewichts aufrechterhalten.

Wird das aufgebrachte Gewicht entfernt, so bewegt sich der Zeiger 1 zusammen mit seinem magnetischen Abschirmstück 11 in seine Null-Stellung zurück. Der Reed-Schalter LDSW des Servo-Fühlers SS wird dann wieder geschlossen, wodurch das Relais R Yeingeschaltet wird, so daß die Kontakte ct\ und Ci₂ die Anschlüsse t₂ und ij berühren. Der Motor M wird erneut gestartet, und die Impuls-Generatorschahung PGC erzeugt Impulse. Jedoch können die<e Impulse infolge der Wirkung des NOR-Gliedes NORy in der Halteschaltung HDC nicht an die Zählerschaltung CC gelangen. Daher wird auch zu dieser Zeit die Anzeige der Anzeigeeinrichtung DSP immer noch aufrechterhalten.

Wird der Servo-Fühler SS in eine Stellung gegenüber dem magnetischen Abschirmstück 11 des Zeigers 1 gebracht, der bereits in seine Null-Stellung zurückgekehrt ist. so beaufschlagt der Stift P den Blattfeder-Schalter LFSW. um diesen zu öffnen. Die Speisequelle E wird damit vom Anschluß Vno abgetrennt.

Die F i g. 3, 4 und 5 zeigen Modifikationen des Servo- Fühlers SS.

Bei dem in F i g. 3 (A) gezeigten Servo-Fühler ist eine lichtemittierende Diode LDgegenüber einem Fototransistor PTr angeordnet Hin lichtabschirmendes Stück 12 ist mit dem Zeiger 1 anstelle des magnetischen Abschirmstückes 11 verbunden. Der Drehkreis des lichtabschirmenden Stückes 12 geht wieder zwischen der lichtemittierenden Diode LD und dem Fototransistor PTr hindurch. Fig.3(B) zeigt den Stromlaufplatz des in F i g. 3 (A) ge?eigten Servo-Fühlers. Während des Betriebs verläßt das lichtabschirmende Stück 12 seine Stellung zwischen der lichtemittierenden Diode LD und dem Fototransistor PTr, so daß Licht von der Diode LD .iiif dem Fototransistor PTr auftrifft. Der Fototransistor PTr erzeugt dann ein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal macht einen Transistor Tr₃ leitend, wodurch das Relais RY erregt wird, um den Kontakt Ci₂ mit dem Anschluß i₅ in Berührung zu bringen. Auf diese Weise wird der Motor M mit einer Zeitverzögerung gestartet, wie dieses in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben wurde. In F i g. 3 (B) bezeichnei D₁ eine Sperrdiode.

F i g. 4 (A) zeigt den Aufbau eines Servo-Fühlers, der einen Hall-Schalter HSW und ein magnetisches Abschirmstück 13 aufweist, das mit dem Zeiger 1 verbunden ist. In dem Hall-Schalter HSW ist ein Paar von Magnetkernen vorgesehen, die mit ihrem C-förmigen Querschnitt am freien Ende eines Beines mit den Enden eines Magneten MG₂ verbunden sind, so daß die freien Enden der anderen Beine der Kerne einen Luftspalt G bilden. Ein Hall-Element HE ist auf dem freien Ende des Beins des unteren Kerns CR befestigt. Das magnetische Abschirmstück 13 geht durch den Luftspalt G hindurch. Fig.4(B) zeigt den Stromlaufplan des Servo-Fühlers der F i g. 4 (A). Verläßt während des Betriebs das Abschirmstück 13 den Hall-Schalter HSW, so wird der Hall-Schalter HSW leitend. Dadurch fällt eine Spannung über den Widerständen /·, und r₂ ab. Dadurch wird ein Transistor Tr* leitend, wodurch das Relais RYeingeschaltet wird. Auf diese Weise wird der Motor M mit einer Zeitverzögerung in der gleichen Weise gestartet, wie dieses in Verbindung mit F i g. 3 (B) beschrieben wurde.

F i g. 5 (A) zeigt die Anordnung eines Servo-Fühlers. der einen Umformer TF und ein magnetisches Widerstandselement 14 aufweist, das auf dem Zeiger 1 befestigt ist. Im Umformer TF ist ein Paar von Magnetkernen mit einem C-förmigcn Querschnitt vorgesehen, die an ihren freien Enden ihres eines Beines mit den Enden eines Magneten MGi verbunden sind, se daß die freien Enden der anderen Beine der Kerne einer Luftspalt G bilden. Das magnetische Widerstandsele ment 14 kann sich durch den Luftspalt G hindurchbewe gen. F i g. 5 (B) zeigt einen Stromlaufplan des it F i g. 5 (A) gezeigten Servo-Fühlers SS. Verläßt da: magnetische Widerstandelement 14 den Umformer TF so wird der Umformer TF leitend, wodurch eini Spannung über einem Widerstand r$ und einen einstellbaren Widerstand r₄ abfällt, die mit den Umformer TF in Reihe geschallet sind. Dadurch win ein Transistor 7h und anschließend ein Transistor 7 leitend, wodurch, wie in Verbindung mit Fig.4(E beschrieben is», der Motor M mit einer Zeitverzögerun gestartet wird.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Modifikationen de Impulsgenerators PG.

Beim Impulsgenerator der Fig. 6(A) ist ein lichtemittierende Diode LD gegenüber einem Fototra

709 508/1

■■%.

sistor PTr angeordnet. Eine Scheibe R mit Öffnungen /; ist zwischen der Diode LD und dem Fototransistor PTr angeordnet. Die Scheibe R wird von dem Motor M angetrieben. Diese Bauteile sind in der in Fig.6(B) beschriebenen Weise miteinander verbunden. Wird die Scheibe R vom Motor M gedreht, so wird ein Impuls zwischen den Anschlüssen tt und h erzeugt, die mit dem Kollektor und Emitter eines Transistors Tr₁ verbunden sind, immer dann, wenn eine der Öffnungen der Scheibe R mit der lichtemittierenden Diode LD fluchtet, wodurch deren Licht auf dem Fototransistor PTr auftrifft, wodurch dieser ein Ausgangssignal für den Transistor 7b erzeugt, der augenblicklich leitend wird.

Wie in Fig. 7(A) gezeigt ist, ist ein Magnet MGs, gegenüber einem Hall-Schalter HSW angeordnet. Der κ Magnet MGi. wird von dem Motor Mangetrieben. Diese Bauteile sind in der in Fig. 7(B) gezeigten Weise miteinander verbunden. Der Hall-Schalier HSW schließt zweimal pro Umdrehung des Magneten MG₄. Ein Impuls wird am Ausgang einer Impulsgenerator- _Jc Schaltung PGC jedesmal dann erzeugt, wenn der Hall-Schalter geschlossen wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Anzeigeeinrichtung wird in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 im e^:nzelnen beschrieben. In Fig.8 gibt CC eine zs Zählerschaltung an, die 5 Zähler S₀, Ci, C₂. C₃ und C₄ umfaßt. DSY gibt eine Anzeigeeinrichtung an. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Anzeigeeinrichtung DSY ein Anzeigefenster D\ zum Anzeigen einer Ziffer eines dezimalen Teils einer das aufgebrachte Gewicht angebenden Zahl. Ein Anzeigefenster Di gibt die Einerziffern der gleichen Zahl an, während ein Anzeigefenster Di die Zehnerziffer und ein Anzeigefenster D₄ die Hunderterziffer dieser Zahl angeben.

Der Zähler Co erhält Impulse, die bei der Drehung des Motors Mentsprcchend einer Auslenkung des Zeigers I proportional zum aufgebrachten Gewicht erzeugt werden. Der Zähler G steuert das Ausgangssignal des Zählers Gj.

Wie zuvor beschrieben ist der volle Skalenausschlag für Waagen in Jaoan, Europa und USA unterschiedlich. Jedoch schreiber alle in Japan, Europa tnd USA benutzten Waagen vor, daß ein voller Skalenausschlag einer Umdrehung des Zeigers 1 entspricht, wenn z. B. das Schneckenrad 3 mit dem Servo-Fthler SS angetrieben vom Motor Meine Umdrehung macht, um dem mit dem Zeiger 1 verbundenen Steuerglied 11 zu folgen.

Bei der neuen Waage ist die Gesamtzahl der Umdrehung des Motors M, die zum Drehen des Schneckenrades 3 um eine Umdrehung erforderlich ist, sowohl für Japan, Europa und USA 200. Die Anzahl der während einer Umdrehung des Motors erzeugten Impulse ist für Japan und Europa 4 und für USA 3. Dieses ist in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Schneckenrad 3 einmal zu drehen, während die Waager für USA 600 Impulse erzeugen, wenn der Motor Λ: 200 Umdrehungen ausführt. Diese Impulse Pwerden ar den Zähler Gj gegeben. Der Zähler C₀ ist eir quaternärer Typ für Japan, ein trinärer Typ für Europa und ein binärer Typ für die USA. Das heißt im einzelnen daß der Zähler C₀ für Japan einen Impuls an den Zähler C, der nächsten Stufe gibt, wenn der Zähler Gj jeweils A aufeinanderfolgende Impulse erhält. Für Europa gib! der Zähler G) einen Impuls an den Zähler C₁ der nächsten Stufe immer dann, wenn der Zähler G jeweils drei aufeinanderfolgende Impulse erhalten hat. Für USA gibt der Zähler Gj einen Impuls an den Zähler C, der nächsten Stufe jedesmal dann, wenn der Zähler G jeweils zwei aufeinanderfolgende Impulse erhalten hat. Der Zähler C₁ ist ein binärer Typ für Japan und Europa und ein denärer Typ für USA. Das heißt im einzelnen. daß fur Japan und Europa der Zähler C, einen Impuls an den Zahler C₂ der nächsten Stufe immer dann gibt, wenn der Zähler C, jeweils zwei aufeinanderfolgende Impulse erhalten hat. Für USA gibt dagegen der Zähler C₁ einen Impuls an den Zähler C₂ der nächsten Stufe jedesmal dann, wenn der Zähler C₁ jeweils 10 aufeinanderfolgende Impulse erhalten hat.

Die Tabelle 2 zeigt die maximalen Anzahlen von Impulsen, die das Gewicht in kg oder lbs. angeben, in die die Gesamtzahlen von Impulsen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, von den Zählern C₀ und C₂ in der beschriebenen Weise umgewandelt werden.

Tabelle 2

Gesamtzahl C„
der impulse

Japan

Europa

800
800
600

Maximale Impulszahl, die das Gewicht in k<* oder lbs. angibt

100 (kg) 133 (kg) 300 (lbs.)

Die Zähler C₂ und C₃ sind Dezimalzähler, d.h.. sie geben jeweils einen Impuls an die nächste Stufe immer Ä^ennejeWeilS '° ^auf™^d-fo,_gende Impulse

Fumn,!^{Cr C}l ^m/^{m Binärzäh}ler. Für |apan und Europa entspricht die Anzahl der von Zähler O abgegebenen Impulse der Einerziffer einer Dezimalzahl.

vom ImTTX ^^{Cht in kg angibt}-^{die Anzahl der} dfeTe 7 hl ^{3 a}i^?^ebenen '"!Pulse der Zehnerziffer dieser Zahl und die Anzahl der vom Zähler G

Zähler

FüfJsteT ^PK^UlH^{e der Hunde}"erzifT dfese!ZaS hur USA entspricht die vom Zähler C₂ abgegebene Zahl von impu sen der Zehnerziffer einer DeS 1 die

S t ^{X in lb}· ^angibt· ^{die Anzahi der}

s ⁿr^{icht de};

Gesa; ltzahl Impulse der Motor- pro Motorumdrehungen Umdrehung

Gesamtzahl der Impulse ImXon
Impulsvon

Japan (100 kg) 200 4

Europa (133 kg) 200 4

USA (300 lbs.) 200 3

0,5 kg entspricht. Für USA ist

800 ₆₀₀

Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, werden bei Waagen für Japan und Europa 800 Impulse erzeugt, wenn der Motor M 200 Umdrehungen macht, um das

A. D₂, D₃ und D₄ sind m.. _...

Wei«. oiht j'³T- ^{jeweils ver}bunden. Auf diese ckn n£? u T ^Anze'g^efens'er D, eine 5 oder eine 0 den Dez.malte.l einer das Gewicht in kg angebenden lapan und Europa an, während für USA die las Gewicht in Ib. angebenden Zahl Im Anzeigefenster D₂ wird die

■Mr*

£inerziffer dieser Zahl für Japan und Europa oder die Zehnerziffer der Zahl in Ib. für USA angezeigt. Im Anzeigefenster Di wird die Zehnerziffer dieser Zahl in kg für Japan und Europa oder die Hunderterziffer dieser Zahl in Ib. für USA angegeben. Im Anzeigefenster Da wird die Hunderterziffer dieser Zahl in kg für Europa angegeben. D_p gibt einen Anzeigeteil an, der zwischen

Tubelle 3

dem Anzeigefenster D\ und Di zur Anzeige eines Dezimalpunktes angeordnet ist. Dieser Anzeigeteil wird unabhängig von den Zählern betäligt. Dieser Anzeigeteil ist jedoch für USA nicht erforderlich.

Die Tabelle 3 zeigt die einzelnen Schaltzustände der Zähler und Anzeigefenster, wenn der Motor 199 Umdrehungen macht.

Inipulszahl Gesamtzahl

für I der Impulse

Umdrehung für 199 Um·

des Motors drehungen

C₀

C₁ Dezimal- Zähler

punkt

D₁, C₁

C₄

Anzeige

D₁ D₁ D₂ D_n D₁

796 quaternär binär ein denär

79b trinär binär ein denär binär

597 binär denär aus denär

lapan 4

(100 kg)
Europa 4

(133 kg)
USA 3

(300 lbs.)

*) nicht in Betrieb.

Wie aus der Tabelle 3 zu erkennen ist, weist die in Fig.8 gezeigte Anzeigeeinrichtung 5 Zähler Gi, Ci. C:, C₃ und C₄ sowie Anzeigefenster D\, D₂, D₃, Da auf, die in Waagen für Japan, Europa und USA benutzt werden können.

Bei der in F i g. 8 gezeigten Anzeigeeinrichtung ist es sehr mühsam, den Zähler C₀ so einzustellen, daß er quaternär, trinär oder binär ist, bzw. den Zähler Ci, daß er binär oder dezimal arbeitet. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist es besser, die Zähler Co und C_t mit Hilfe eines Decoders derart zu steuern, daß die Zähler Co und Ci quaternär und binär für Japan, trinär und binär für Europa sowie binär und denär für USA arbeiten. F i g. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen Ausführungsform. DCR gibt einen Dekoder an, während Mund Nein Paar von Eingängen des Dekoders DCR ist. Wenn Spannungen, z. B. H, H für Japan, L H für Europa und H. L für USA an die Eingangsanschlüsse Mund Ngegeben werden, so werden diese Spannungen in Steuersignale vom Dekoder DCR umgeformt. Die Signale steuern die Zähler C₀ und C₁ in der in Tabelle 3 gezeigten Weise. Der Zähler C, ist nur für Europa erforderlich und für Japan und USA entbehrlich. Für den Zähler Ci reicht es aus, bis zu einem Zählerstand von Z. zu zählen.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, bei denen 200 Umdrehungen des Motors für eine Umdrehung der Platte bzw. des Schneckenrades erforderlich sind, durch die der Servo-Fühler dem Zeiger folgt und das Steuerglied proportional zum aufgebrachten Gewicht abgelenkt wird, während jeder Umdrehung des Motors vier Impulse für Japan und Europa und drei Impulse für USA erzeugt werden, der Zähler C₀ quaternär für Japan, trinär für Europa und binär für USA sowie Her Zä'.iler C_t binär für Japan und Europa und denär für USA ist. sind diese Festlegungen und Bestimmungen lediglich als Beispiel der neuen Waage anzusehen.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Zahlen beschränkt. Die Gesamtzahl der Impulse und die Art der Zähler C₀ und Ci kann auch anders gewählt werden, so daß die maximale Anzahl der Impulse 100 für Japan. 133 für Europa und 300 für USA ist, wie dieses in Tabelle 2 gezeigt ist.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird mit der Erfindung eine digital anzeigende Waage

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angegeben, die die folgenden Vorteile hat: die auf den Motor wirkende Last ist extrem vermindert verglichen mit den herkömmlichen Waagen, die in der beschriebenen Weise mit einer Trommel arbeiten. Die Abmessungen der Waage können sehr viel kleiner gemacht werden. Die Waage hat eine kleinere Anzahl von Teilen.

die einjustiert werden müssen, wodurch sich die Herstellungskosten vermindern. Die Zählerschaltung kann eine integrierte Schaltung sein, wodurch sich ebenfalls die Herstellungskosten vermindern. Die Wiegeeigenschaften, insbesondere die Genauigkeit wurden verbessert, da eine kleinere Belastung auf das Ritzel wirkt, das sich zusammen mit dem Zeiger -rein. Zur weiteren Verbesserung der Waage ist es möglich, diese so auszubilden, daß die niedrigstwertige Ziffer der angezeigten Zahl ein Bruchteil von 1 kg angeben kann.

indem die Zahl die Zähne auf dem Scheckenrad und die Anzahl der Impulse, die während einer Umdrehung des Motors erzeugt werden, vergrößert werden. Die Anordnung hat außerdem eine geringe Anzahl von Kontakten, verglichen mit der angegebenen Waage mit herkömmlichen Kontaktbürsten, so daß sich dadurch eine hohe Zuverlässigkeit und geringere Anforderungen an den Schutz der Waage gegenüber Staub und Feuchtigkeit ergeben, wodurch eine Benutzung der neuen Waage auch in einem Badezimmer möglich ist.

Außerdem ist bei der neuen Waage der vom Zeiger zusammen mit dem Steuerglied zurückgelegte Winkel, der proportional zum aufgebrachten Gewicht ist, gleich dem des Schneckenrades, das zusammen mit dem Servo-Fühler dem Steuerglied folgt Da dieses Folger durch Drehung des Motors erreicht wird, ist die Anzah der durch Drehung des Motors erzeugten Impuls« proportional dem aufgebrachten Gewicht Wenn da; aufgebrachte Gewicht von der Waage entfernt wird wird der Zeiger zusammen mit dem Steuergliec automatisch in seiner Null-Stellung zurückbeweg! während das Schneckenrad zusammen mit den Servo-Fühler, angetrieben von dem Motor, dem au diese Weise zurückgekehrten Steuerglied folgt Mi anderen Worten wird beim Wiegen das Schneckenra mit dem Servo-Fühler automatisch betätigt, um de jeweiligen Winkelstellung des Steuergliedes zu folgei das entsprechend dem aufgebrachten Gewicht bewej wird, während beim Entfernen des aufgebrachte

Gewichtes das Schneckenrad zusammen mit dem Servo- Füh'er automatisch betätigt wird, um in die Null-Stellung dem Steuerglied zu folgen. Die neue Waage benötigt daher keinerlei Einstellung des Null-Punktes, was bei herkömmlichen Waagen erforderlich ist. Es können daher Waagen gebaut werden, die einen Waagenkörper zum Tragen eines zu wiegenden Menschen und eine von diesem mechanisch getrennte digitale Anzeigeeinrichtung haben, die jedoch elektrisch über Leitungen mit dem Waagenkörper verbunden ist, so daß die digitale Anzeigeeinrichtung in der Höhe der Augen eines Menschen, der auf dem Waagenkörper steht, angeordnet werden kann, wobei der Waagenkörper in Form einer einfachen Plattform eine neue Gestalt hat.

Andererseits ermöglicht das Hinzufügen der Rücksetzschaltung, daß die Zählerschaitung automatisch auf den Zählerstand von Null zurückgeschaltet werden kann. Die zusätzliche Zeitverzögerung für den Start des Motors vermindert den ungünstigen Einfluß von Schwingungen des Zeigers beim Wiegen. Die zusätzliehe Halteschaltung erlaubt, daß die Anzeige so lange aufrechterhalten wird, bis ein Rücksetzimpuls von der Rücksetzschaltung erzeugt wird.

Im allgemeinen weisen digitale Anzeigeeinrichtungen verschiedene Zähler und verschiedene Anzeigeteile auf und sind dementsprechend kompliziert und teuer. Die digitale Anzeigeeinrichtung der neuen Waage kann an verschiedene Waagentypen für Japan, Europa und USA angepaßt werden. Es ist daher nicht erforderlich unterschiedlich ausgelegte digitale Anzeigeeinrichiungen für jedes Land zu bauen. Auf diese Weise könner digitale Anzeigeeinrichtungen gleicher Bauart al« Massenartikel für Waagen sowohl für Japan. Europa und USA hergestellt werden, wodurch die Koster nochmals vermindert werden. Außerdem ist es möglich die Schaltzustände der Zähler C₀ und C, mit Hilfe eine· Dekoders zu steuern. Aus dem Vorstehenden ergibt siel darüber hinaus, daß mit Hilfe der neuen Waage eii weiterer Schritt auf die Internatiorialisierung digitale! Anzeigeeinrichtungen für Waagen gemacht wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Waage mit digitaler Anzeige mit einem proportional zum aufgebrachten Gewicht bewcgbaren Zeiger, mit dessen einem Ende ein Steuerglied eines Servo-Fühlers verbunden ist, mit einer von einem Motor angetriebenen Triebscheibe, auf der der Servofühler in der Ruhestellung dem Steuerglied gegenüberliegend befestigt ist, durch einen dem ι ο Servofühler zugeordneten Schalter, der in einer ersten Schaltstellung bei sich gegenüberliegendem Steuerglied und Servofühler den Motor kurzschließt und in einer zweiten Schaltstellung bei sich nicht gegenüberliegendem Steuerglied und Servofühler den Speisekreis für den Motor durchschaltet, gekennzeichnet durch einen eine der Anzahl cer Motorumdrehungen entsprechende Anzahl von Impulsen abgebenden Impulsgenerator (PG), der in bekannter Weise mit einem die Impulse zählenden Zähler (CC)und einer das Ausgangssignal des Zählers anzeigenden digitalen Anzeigeeinrichtung (DSP) verbunden ist.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servo-Fühler (SS) einen Reed-Schalter (LDSW) aufweist und daß das Steuerglied (11) ein Permanentmagnet ist.

3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servo-Fühler (SS) einen Permanentmagneten (MG) und einen Reed-Schalter (LDSW) einander gegenüberliegend aufweist und daß das Steuerglied (11) ein magnetisches Abschirmstück ist.

4. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servo-Fühler (SS) eine lichtemittierende Diode (LD) und einen Fototransistor (PTr) oder Fotodiode, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, aufweist und daß das Steuerglied (11) ein lichtabschirmendes Abschirmstück (12) ist.

5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servo-Fühler (SS) einen Hall-Schalter (HSW) aufweist und daß das Steuerglied ein magnetisches Abschirmstück (13) ist.

6. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servo-Fühler (SS)einen Umformer (TF) mit einem Luftspalt (G)\ind einem Magneten (MG₃) aufweist und daß das Steuerglied (11) ein magnetisches Widerstandelement (14) ist.

7. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (PG) einen mit der Welle des Motors (M) verbundenen Permanentmagneten (MG]) aufweist und daß dem Permanentmagneten gegenüber ein Reed-Schalter (LDSlVi) angeordnet ist.

8. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (PG) eine lichtemittierende Diode (LD) und einen Fototransistor (PTr) einander gegenüberliegend aufweist und daß eine Scheibe (R) mit Öffnungen (h) zwischen der lichtemittierenden Diode und dem Fototransistor angeordnet und mit der Welle des (>o Motors (M) verbunden ist.

9. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator 'PG) einen mit der Welle des Motors (M) verbundenen Permanentmagneten (MGi) aufweist us jnd daß ein Hall-Schalter (HSW) gegenüber dem ³ermanentmagneten angeordnet ist.

10. Waage nach einem der Ansprüche I bis 9,

gekennzeichnet durch eine Verzögerungsschaltung *(DLC)zum zeitverzögerten Starten des Motors (M). Π Waage nach einem der Ansprüche ! bis !0, gekennzeichnet durch eine Rücksetz-Schaltung (RSC), die mit der Zähler-Schaltung (CC) verbunden ist.

12 Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Halteschaltung (HDC), die mit der Impulsgenerator-Schaltung (PGC) verbunden ist, um die Zähler-Schaltung (CC) in ihrem Schaltzustand zu halten.