DE2429059C3 - Waage mit digitaler Anzeige - Google Patents

Description

is Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mi digitaler Anzeige mit einem proportional zum aufge brachten Gewicht bewegbaren Zeiger, mit dessen einerr Ende ein Steuerglied eines Servo-Fühlers verbunden ist mit einer von einem Motor angetriebenen Triebscheibe auf der der Servo-Fühler in der Ruhestellung derr Steuerglied gegenüberliegend befestigt ist, durch einer dem Servo-Fühler zugeordneten Schalter, der in einet ersien Schaltstellung bei sich gegenüberliegenden-Steuerglied und Servo-Fühler den Motor kurzschließi

und in einer zweiten Schaltstellung bei sich nicht gegenüberliegendem Steuerglied und Servo-Fühler der Speisekreis für den Motor durchscnaltet.

Aus der CH-PS 3 70 465 ist ein Nachlaufregler in Verbindung mit einem elektrischen Drehspulinstrument

τ,ο 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 befindet Unterhalb des Drehpunktes des Zeigers ist der Drehpunkt einer kreisförmigen Scheibe angeordnet, die über eine in ihre Umfangsverzahnung eingreifende Schnecke von einem Elektromotor so angelrieben ist. daß sie in beide Richtungen gedreht werden kann. An der Scheibe sind die beiden Fotozellen befestigt. Mit den Fotozellen ist eine elektrische Schaltung 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 abgedeckt 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

(So 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

■ en auf die magnetischen Markierungen „geordne · _{Fj]hleri dcr eine} der _vün ihm erfaliien

Sn Markierungen entsprechende An/.ahl von [„putea g^ ^ ^ ^ _);J) .^ _{eine Waage} bekannt, bei ^A" an ihrem äußeren Umfan« Markierungen ^{ler emC}n₍le Scheibe lastabhängig zu verstellen ist. Die ,ufweisenu ^ Scheibe werden mit Hilfe einer ^^au^kTie abgetastet, die Impulse zur Erm.rlung isül Standes der Wägevorrichtung erzeugt In ^JeS kei des auf diese Weise festgestellten Abhangig* ' wägevorrichtung werden dann Steuer-^Stritnervorrkhtungen, insbesondere eine Druck-^Un ΐ^eingeschaltet. Zur Feststellung des SuIl-^VOrrfwi?d d.c Lichtschranke gegenüber der Sche.be ^5lan ler vorgegebenen Strecke mit Hilfe eines ^längS hin und herbewegt, wobei der Motor beim ^M°r^tOriLn eines _von der Lichtschranke abgegebenen ^AUflr, es stUgesetzt und der stillgesetzt Motor bei "T _1Pn eines weiteren von der Lichtschranke ^A , itrn Impulses wieder eingeschaltet wird. Mit SS ebe Tnten Anordnung soll in einfacher und ^H rfSer Weise ohne Reibungseingr.ff festgestellt Sen wenn die Wägevorrichtung der Waage zum Stillstand kommt. _>>lntCrr.ationate elektronische

Α"^{5 d}" ^965Nr 7, Seilen 381, 382 sowie 387 bis Je elektronische Waage bekannt, bei der eine Strichscheibe verdreht wird, deren SaSgen in bekannter Weise von einer Lichtcn anke abgetastet werden. Die mit Hilfe der u hrsnke erzeugten Impulse werden in einem ÄS^h. gezählt, wobei dieser ais

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3c£ SSSTuB¹^ zuverlässiger Weise die ^S^^eSSgStenArtistdiese, Autabe gemäß der Erfindung gelöst durch einen e.ne Anzahl der Motorumdrehungen entsprechende Anzahlvon Impulsen abgebenden Impulsgenerator der in bekannt Weise mit einem die Impulse zählenden Zähler und einer das Ausgangssignal des Zahlers anzeigenden digitalen Anzeigeeinrichtung verbunden

^iStMit Hilfe der bekannten Nachlaufsteuerung wird also »ä bei der neuen Waage ein eine Scheibe drehender Motor angetrieben. Mit Hilfe eines einfachen Impuls- so Serator? wird dabei die Anzahl der Motorumdrehunf"_e gestellt, die dem jeweils zurückgelegten Weg d ScSe genau entspricht. Der Impulsgenerator gibt

_ . . · T-J , _mj_t

Anzeigt des jeweils mit der Waage gemessenen : ä der Erfindung sind,η den

Ä^^and in der Zeichnung Aufführungsbeispiele näher erläutert. Im <>

die Hauptmechanik der neuen

g
Waage,

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

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

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

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

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,

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

F i g. b (A) eine Blockschaltung eines Impulsgenerators, der eine lichtemittierende Diode und einen Fototransistor aufweist,

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

Fig. 7(A) eine Blockschaltung eines Impulsgencrators, 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 Impulsgenerators,

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

Fig.9 ein Blockschaltbild einer von einem Dekoder gesteuerten Zählschaltung.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann ein Zeiger 1 proportional zum auf eine Waage aufgebrachten Körpergewicht gedreht werden. In üblicher Weise ist mit der Welle des Zeigers 1 ein Antriebsritzel 2 verbunden. Eine Zahnstange 22 greift in das Antriebsril-/.el 2 ein. Die Zahnstange 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 Wiegestift 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 Flebel 24 wird proportional zur Ausdehnung der Feder 25 abgesenkt. Dadurch wird der hin- und hergehende Rahmen durch die Feder 21 für die Zahnstange 22 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 Fi 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 versehen, das /.. B. aus einem Einstellmagnetcn hergestellt ist.

Ein Schneckenrad 3 ist lose auf der Welle des Antriebsritzels 2 angelenkt. Das Schneckenrad 3 hat Schneckenzähne 31 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 LDS Waufweist. Der Servo-Fühler SS ist derart angeordnet, daß der Drehkreis des magnetischen Abschirmstückcs 11 zwischen dem Permanentmagneten MG und dem Reed-Schalter LDSW hindurchführt. Im Ruhezustand zeigt der Zeiger 1 auf den Null-Wert, und das Abschirmstiick 11 befindet sich zwischen dem Permanentmagneten MG und dem Reed-Schalter LDSW, während der Stift P den Blattfeder-Schalter LFSlV 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 LDSlVi ist gegenüber dem Permanentmagneten MG\ angeordnet. Auf diese Weise bilden der Permanentmagnct MCi und der Recd-Schaltcr LDSW₁ einen Impulsgenerator PG.

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

Fig. 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 Speisequellc E zu irgendeinem einer Servo-Fühler-Schaltung SSC, einer Vcrzögerungsschaltung DLCzum Starten des Motors M mit einer Zeitverzögerung, einer Impulsgcnerator-Schaltung PGC, einer Zählerschallung CC. einer Rücksetzschaltung RSC für die Zählerschaltung CC und einer Halteschaltung HDC für die Zählerschaltung CC.

Die Servo-Fühler-Schaltung SSChat Anschlüsse i₍. I₂ und /3, die mit der Spcisequelle E verbunden sind, eine aus einem Relais RY und dem Reed-Schalter LDSlV bestehende Scrienschaltung, die über die Speisequclle E geschaltet ist, einen Anschluß /4, der mit der Halteschaltung HDC verbunden ist, einen Anschluß fs, der zum Kurzschließen um den Motor M geschaltet ist. einen Schaltkontakt cfi, der zwischen den Anschlüssen (2 und u vorgesehen ist und von dem Relais /?>'betätigl ist, sowie einen zwischen den Anschlüssen /3 und (5 vorgesehenen Schaltkontakt 0(2, 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 Abschirmstiick 11 sich aus seiner Stellung zwischen dem Rced-Schaltcr LDSlV und dem Permanentmagneten MG herausbcwcgl. Dadurch wird der Rccd-Schalter LDSlV dem magnetischen Feld des Permanentmagneten MC ausgesetzt und damit geschlossen. Dadurch wird das Relais RY von der Spcisequelle E erregt, um den Kontakt ci\ zum Anschluß f? zu bewegen, wodurch die Spcisequelle Emit einem Anschluß Von verbunden wird. Auf diese Weise gelangt die Speisespannung der <ό Spcisequelle E über den Anschluß Vpp an die Rücksctzschaltung RSC. Dadurch erzeugt ein NICHT-Glicd NOT\ lediglich einen impuls in Abhängigkeit einer von einem Widerstand R2 und einem Kondensator C₂ bestimmten Konstanten. Dieser Impuls wird an die ⁽ⁱ5 Zählcrschaltung CC zum automatischen Rücksetzen der Zählerschallung gegeben, wodurch eine Anzeigeeinrichtung DSP Nuil 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 (2 berührt, wird die Halteschaltung HDC in einer abgeschalteten Stellung gehalten. Obwohl der Kontakt Cf₂ den Anschluß I₁ 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 Γη nach einer Zeitverzögerung leitend gemacht wird, die durch die Zcitkonslante eines Kondensators Ci und eines Widerstands R\ gegeben ist, wonach ein Transistor Tr₂ 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 zum Antrieb des Schneckenrades 3 gedreht. Dann verläßt der Stift P den Blattfeder-Schalter LFSlV, wodurch dieser mit dem Anschluß fi in Berührung gelangt. Dadurch gelangt die Speisespannung der Spcisequelle Eandcn Anschluß Von unabhängig davon, ob der Kontakt ct\ den Anschluß f₂ berührt oder nicht.

Wie zuvor erwähnt, wird der Motor M mit Zeitverzögerung gestartet, und die Schnecke IV treibt das Schneckenrad 3. Der Motor M dreht sich so lange, bis der Reed-Schalter LDSlV 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 ct\ zum Anschluß f4 zurück, wodurch die Halteschaltung HDC eingeschaltet wird. Andererseits berührt der Kontakt Cf₂ den Anschluß f₅, um die Kurzschlußschaltung für den Motor M zu schließen, wodurch der Motor M sehr schnell stillgesetzt wird.

Der mit dem anderen Ende der Welle des Motors M verbundene Permanentmagnet Aid dreht sich zusammen mit dem Motor M. Der Magnet MGi hat einen Nordpol /Van einem Ende und einen Südpol San seinem anderen Ende, wie dieses in F i g. 2 gezeigt ist. Dadurch wird der Rccd-Schalter LDSlVi des Impulsgenerator PG zweimal pro Umdrehung des Motors M durch den Magneten MGi geschlossen, so daß pro Motorumdrehung zwei Impulse erzeugt werden. Die Impulse werden von einem Widerstand /?₃ und dem Kondensator C3 der Impulsgcnerator-Schaltung PGCgcglättet und geformt und danach über ein NOR-Glied NOR\ an die Zählerschaltung CC gegeben. Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Schneckenzähne 31 des Schneckenrades 3 gleich 200 und das Schneckenrad 3 so ausgebildet, daß es für ein aufgebrachtes Gewicht von 100 kg eine Umdrehung ausfuhr!, jede einzelne Umdrehung des Motors M bewirkt eine Drehung des Schneckenrades 3 um einen Zahn, so daß zweihundert Umdrehungen des Motors M eine Umdrehung des Schneckenrades 3 ausführen. Daher geben jede zwei erzeugten Impulse 0,5 kg an. so daß jeder erzeugte Einzclimpuls 0.25 kg angibt.

Diese Impulse werden über das NOR-Glied N()R_{ von der Impulsgcnerator-Schaltung PGC an die Zählerschaltung CCgcgeben und in dieser in bekannter Weise gezählt. Der Zählerstand wird in eine das aufgebrachte Gewicht angebende Zahl umgewandelt.

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 Anzeigesystern, ein weiße Glühfaden aufweisendes Anzeigesystem, ein Einladungsiampen-Anzeigesystem, ein lichtemittierende Dioden benutzendes Anzeigesystem, ein Flüssigkristalle aufweisendes Anzeigesystem und ein Plasma- Anzeigesystem.

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 /V/stillgesetzt wird.

Ist der Motor M auf diese Weise stillgesetzt, so berührt der Kontakt ct\ den Anschluß £», wodurch die Spannung der .Speisequelle Eüber den Anschluß Voo an die Halteschaltung HDC gegeben wird. Im einzelnen gelangt die Spannung über den Widerstand R₄ und den Kondensator C₄ an das NICHT-Glied NOT₂. Das Ausgangssignal des NICHT-Glieds NOT2 wird an das NICHT-Glied NOT₃ und das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes NOTi an einen der Eingänge des NOR-Gliedes NOR? gegeben. Das Ausgangssignal der Rückset/.schaltung RSC wird an einem der Eingänge eines NOR-Gliedes NORi gegeben, das mit dem NOR-Glied NOR2 zu einem Flip-Flop zusammengeschaltet ist. Wird das Ausgangssignal hohen Potentials des NICHT-Glicds /VOTs an einen Eingang des NOR-Gliedes NOR2 gegeben, so erhält das Ausgangssignal des NOR-Gliedes NOR2 niedrigen Pegel. Dieses Ausgangssignal wird an einen Eingang des NOR-Gliedes NOR} gegeben, dessen Ausgangssignal hohen Pegel annimmt. Da dieses Ausgangssignai hohen Pegels an einen Eingang des NOR-Gliedes NOR^ gegeben wird. erhall 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 Impulsgcnerator-Schaltung PGC an die Zählerschaltung CC 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 Absehirmstüek Il in seine Null-Stellung zurück. Der Reed-Schallcr LDSW des Servo-Fühlers SS wird dann wieder geschlossen, wodurch das Relais R Yeingeschaltet wird, so daß die Kontakte ct\ und ch die Anschlüsse h und Jt berühren. Der Motor M wird erneut gestartet, und die Impuls-Gencratorschaltung PGC erzeugt Impulse. Jedoch können diese Impulse infolge der Wirkung des NOR-Gliedes NOR^ in der Halteschaltung HDC nicht an die Zählerschaltung CC gelangen. Daher wird auch /11 dieser Zeit die Anzeige der Anzeigeeinrichtung DSP immer noch aufrechterhalten.

Wird der Servo-Fühlcr SS in eine Stellung gegenüber dem magnetischen Abschirmstiick It des Zeigers 1 gebracht, der bereits in seine Null-Stellung zurückgekehrt ist. so beaufschlagt der Stift P den Blattfeder-Schalter /.FSlV, um diesen zu öffnen. Die Speiscquelle £ wird damit vom Anschluß V»n abgetrennt.

Die Fig. i. 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 Fotoirans sistor PTr angeordnet. Ein 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 Fototrunsistör PTr hindurch. Fig. 3(B) zeigt den Stromlaufplatz des in F i g. 3 (A) gezeigten Servo-Fühlers. Während des Betriebs verlaßt das lichtabschirmende Stück 12 seine Stellung zwischen der lichtemittierende!! Diode LDund dem Fototransistor PTr. so daß Licht von der Diode LD

is auf dem Fototransistor PTrauftrifft. Der Fototransistor PTr erzeugt dann ein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal macht einen Transistor Γη leitend, wodurch das Relais R Y erregt wird, um den Kontakt ct2 mit dem Anschluß f5 in Berührung zu bringen. Auf diese Weise

ίο 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) bezeichnet Oi eine Sperrdiode.

F i g. 4 (A) zeigt den Aufbau eines Servo-Fühlers, der einen Hall-Schalter HSW und ein magnetisches

2s Absehirmstüek 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 CA? befestigt. Das magnetische Abschirmstiick 13 geht durch den Luftspalt C hindurch. Fig.4(B) zeigt den Stromlaufplan des Servo-Fühlers der F i g. 4 (A). Verläßt während des Betriebs das Abschirmstiick 13 den Hall-Schalter HSW, so wird der Hall-Schalter HSW leitend. Dadurch fällt eine Spannung über den Widerständen η und /> ab. Dadurch wird ein Transistor Tr₄ leitend, wodurch das Relais A? V eingeschaltet 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.

Fig. 5(A) zeigt die Anordnung eines Servo-Fühlers, der einen Umformer TF und ein magnetisches Widcrstandsclement 14 aufweist, das auf dem Zeiger 1 befestigt ist. Im Umformer TF ist ein Paar von Magnetkernen mit einem C-förmigen Querschnitt vorgesehen, die an ihren freien Enden ihres eines Heines

so mit den Enden eines Magneten Md verbunden sind, so daß die freien Enden der anderen Beine der Kerne einen Luftspalt G bilden. Das magnetische Widerstandselement 14 kann sich durch den Luftspalt 6' hindurchbewegen. Fig. 5(B) zeigt einen Stromlaufplan des in Fig. 5(A) gezeigten Servo-Fühlers SS. Verläßi das magnetische Widcrstandclcment 14 den Umformer TF, so wird der Umformer TF leitend, wodurch eine Spannung über einem Widerstand π und einem einstellbaren Widerstand r₄ abfüllt, clic mil dem

(>o Umformer 7"F in Reihe geschaltet sind. Dadurch wird ein Transistor Tn, und anschließend ein Transistor /,', leitend, wodurch, wie in Verbindung mit F ig. 4 (U) beschrieben ist, der Motor M mit einer Zeitverzögerung gestartet wird.

ds Die F i g. 6 und 7 zeigen Modifikationen des Impulsgenerators PG.

Beim Impulsgenerator der Fig. b (A) ist eine lichtemittierende Diode LD gegenüber einem Fotcitran-

709 Mt/346

ίο

sistor PTr angeordnet Eine Scheibe R mit Öffnungen h 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 t_b und t₇ erzeugt, die mit dem Kollektor und Emitter eines Transistors Th 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 Tn erzeugt, der augenblicklich leitend wird.

Wie in Fig.7(A) gezeigt ist, ist ein Magnet MGi, gegenüber einem Hall-Schalter HSW angeordnet. Der Magnet AiC₄ wird von dem Motor Mangetrieben. Diese Bauteile sind in der in F i g. 7 (B) gezeigten Weise miteinander verbunden. Der Hall-Schalter HSW schließt zweimal pro Umdrehung des Magneten MG^. Ein Impuls wird am Ausgang einer Impulsgenerator-Schaltung PGC jedesmal dann erzeugt, wenn der 1 lall-Schalter geschlossen wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Anzeigeeinrichtung wird in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 im einzelnen beschrieben. In F i g. 8 gibt CC eine Z?hlerschaltung 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 Di zum Anzeigen einer Ziffer eines dezimalen Teils einer das aufgebrachte Gewicht angebenden Zahl. Ein Anzeigefenster D₂ gibt die Einerziffern der gleichen Zahl an, während ein Anzeigefenster Dsdie Zehnerziffer und ein Anzeigefenster D₄ die Hunderterziffer dieser Zahl angeben.

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

Wie zuvor beschrieben ist der volle Skalenausschlag für Waagen in Japan, Europa und USA unterschiedlich. Jedoch schreiben alle in Japan, Europa und USA benutzten Waagen vor, daß ein voller Skalenausschlag einer Umdrehung des Zeigers 1 entspricht, wenti z. B. das Schneckenrad 3 mit dem Servo-Fühler 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 I gezeigt.

Tabelle

Gcsiimi/iinl
der Motor-Umdrehungen

Impulse
pro Motorunulrehung

4 4 3

Gcsiimi/iihl der Impulse

800
800
b00

lapan(IOOkg) 200
Europa (mkg) 200
USA (300 lbs.) 200

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

25

10 Schneckenrad 3 einmal zu drehen, während die Waagen für USA 600 Impulse erzeugen, wenn der Motor M 200 Umdrehungen ausführt. Diese Impulse Pwerden an den Zähler C₀ gegeben. Der Zähler C₀ ist ein quaternärer Typ für Japan, ein trinärer Typ für Europa und ein binärer Typ für die USA. Das heißt im einzelnen, daß der Zähler G für Japan einen Impuls an den Zähler Ci der nächsten Stufe gibt, wenn der Zähler Co jeweils 4 aufeinanderfolgende Impulse erhält. Für Europa gibt der Zähler Q einen Impuls an den Zahler Ci der nächsten Stufe immer dann, wenn der Zähler G> jeweils drei aufeinanderfolgende impulse erhalten hat. Für USA gibt der Zähler Q einen Impuls an den Zähler Ci der nächsten Stufe jedesmal dann, wenn der Zähler C₀ jeweils zwei aufeinanderfolgende Impulse erhalten hat. Der Zähler Ci ist ein binärer Typ für Japan und Europa und ein denärer Typ für USA. Das heißt im einzelnen, daß für Japan und Europa der Zähler Ci einen Impuls an den Zähler C₂ der nächsten Stufe immer dann gibt, wenn der Zähler Ci jeweils zwei aufeinanderfolgende Impulse erhalten hat. Für USA gibt dagegen der Zähler Ci einen Impuls an den Zähler C₂ der nächsten Stufe jedesmal dann, wenn der Zähler Ci 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 Co und C₂ in der beschriebenen Weise umgewandelt werden.

Tabelle 2

35

_4S

50

.s.s

(.0 Gesamtzahl
der Impulse

C₁₁

C,

Maximale Impulszahl, die das Gewicht in kg oder lbs. angibt

Japan	800 +-	4	2 -	100	(kg)
Europa	800 —	3	2 -	133	(kg)
USA	600-i-	2	_	300	(lbs.

Die Zähler C₂ und C₃ sind Dezimalzähler, d. h.. sie geben jeweils einen Impuls an die nächste Stufe immer dann, wenn sie jeweils 10 aufeinanderfolgende Impulse erhalten haben.

Der Zähler C₄ ist ein Binärzähler. Für |apan und Europa entspricht die Anzahl der von Zähler C₃ abgegebenen Impulse der Einerziffer einer Dczimalzahi, die das gemessene Gewicht in kg angibt, die Anzahl der vom Zähler C₃ abgegebenen Impulse der Zehnerziffer dieser Zahl und die Anzahl der vom Zahler C₄ abgegebenen Impulse der Hunderterziffer dieser Zahl. Für USA entspricht die vom Zähler C₂ abgegebene Zahl von Impulsen der Zchncrzificr einer Dczimalzahi, die das gemessene Gewicht in Ib. angibi, die Anzahl der vom Zähler C₃ abgegebenen Impulse entspricht der Hunderterziffer der gleichen Zahl. Für |apan und Europa ist der Zähler C, ein Binärzählcr, so daß ein Impuls von diesem Zähler 0,5 kg entspricht. Für USA isi der Zähler Ci ein Dezimalzähler, so daß ein Impuls vom Ziililer Ci I Ib. entspricht.

Die Anzeigefenster D,, D₂, Dj und D₄ sind mit ilen Zählern C,, C₂, C₅ und C₄ jeweils verbunden. Auf diese Weise gibt in dem Anzeigefenster D, eine 5 oder cine O den Dezimaltcil einer das Gewicht in kg ungebunden Zahl für |apnn und Europa an, während für USA die Einerziffer einer das Gewicht in Ib. angebenden Zahl angegeben wird. Im Anzeigefenster lh wird die

Einerziffer dieser Zahl für Japan und Europa oder die Zehnerziffer der Zahl in Ib. für USA angezeigt. Im Anzeigefenster Dj wird die Zehnerziffer dieser Zahl in kg für Japan und Europa oder die Hunderterziffer dieser Zahl in Ib. für USA angegeben. Im Anzeigefenster D₄ wird die Hunderterziffer dieser Zahl in kg für Europa angegeben. D_p gibt einen Anzeigeteil an, der zwischen

Tabelle 3

dem Anzeigefenster Oi und Dj zur Anzeige eines Dezimalpunkies angeordnet ist. Dieser Anzeigeteil wird unabhängig von den Zählern betätigt. 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.

Impulszahl Gesamtzahl

für 1 der Impulse

Umdrehung für 199 Um-

des Motors drchungcn

Γ, Dezimal- Zähler

punkt
D₁, C₂ C,

Anzeige

O₄ D, D₁ D₁, O,

796 quaternär binär ein denär

796 trinär binär ein denär binär

597 binär denär aus denär

Japan 4

(!00 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 Co, Ci,
C) und C₄ sowie Anzeigefenster Di. D₁, D₃, D₄ 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 Q₁ 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 Ci 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. Fig.9 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen Ausführungsform. DCR gibt einen Dekoder an, wahrend Λ-Zund /Vein Paar von Eingangen des Dekoders DCR ist. Wenn Spannungen, z. B. H, Hiür Japan, L, Hfür Europa und H, Liür USA an die Eingangsanschlüsse Mund Ngegeben werden, so werden diese Spannungen in Steuersignale vom Dekoder DCR umgeformt. Die Signale steuern die Zähler C₀ und Ci in der in Tabelle 3 gezeigten Weise. Der Zähler C₄ ist nur für Europa erforderlich und für Japan und USA entbehrlich. Für den Zähler C₄ reicht es aus, bis zu einem Zählerstand von L 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 lapan und Europa und drei Impulse für USA erzeugt werden, der Zähler Co quaternär für Japan, trinär für Europa und binär für USA sowie der Zähler Ci 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 ik-r Zähler C_fl und Ci kann auch anders gewählt werde;-., so daß die maximale Anzahl der Impulse K)O für |:ipan. I Ji 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 j. 25 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 Zählei schaltung kann eine integrierte Schaltung sein, wodurch sich ebenfalls die Herstellungskosten vermindern. Die Wiegeeigenschaften, insbesondere die Genauigkeit

3.S wurden verbessert, da eine kleinere Belastung auf das Ritzel wirkt, das sich zusammen mit dem Zeiger dreht. Zur weiteren Verbesserung der Waage ist es möglich, diese so auszubilden, daß die niedrigstwertige Ziffer der angezeigten Zahl ein Bruchteil von I 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.

.so 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-Fühlcr dem Steuerglied folgt. Da dieses Folgen

ss durch Drehung des Motors erreicht wird, ist die Anzahl der durch Drehung des Motors erzeugten Impulse proportional dem aufgebrachten Gewicht. Wenn das aufgebrachte Gewicht von der Waage entfernt wini wird der Zeiger zusammen mit dem Steuerglied

du automatisch in seiner Null-Stellung zurückbcwegt während das Schneckenrad zusammen mit deir Servo-Fühler, angetrieben von dem Motor, dem aiii diese Weise zurückgekehrten Steuerglied folgt. Mii anderen Wortun wird beim Wiegen das Schneckenrad

ds mit dem Servo-Fühler automatisch betätigt, um clei jeweiligen Winkelstellung des Sleuergliedes zu folgen das entsprechend dem aufgebrachten Gewicht beweg wird, während beim Entfernen des aufgebrachter

Gewichtes das Sehnt jkcnrad zusammen mit aem Servo-I ühler automatisch betätigt wird, um in die Null-Stellung dem Steuerglied zu folgen. Die neue Waage benotigt datier keinerlei Einstellung des Null-Punktes, was bei herkömmlichen Waagen erforderlich ist. Ils 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 Gestall hat.

Andererseits ermöglicht das Hinzufügen der Rücksetzschaltung, daß die Zählerschaltung automatisch aul den Zahlerstand von Null zurückgeschaltet werden k;imi. Die zusätzliche Zeitverzögerung für den Start des Motors vermindert den ungünstigen Einfluß von Schwingungen des Zeigers beim Wiegen. Die zusätzli-

ehe Halteschaltung erlaubt, daß die Anzeige so |;mg aufrechterhalten wird, bis ein Rücksetzimpuls von de Rücksetzschaltung erzeugt wird.

Im allgemeinen weisen digitale Anzcigeeinrichtunge verschiedene Zähler und verschiedene Anzeigeteile au und sind dementsprechend kompliziert und teuer. Di digitale Anzeigeeinrichtung der neuen Waage kann a verschiedene Waagentypen für Japan, Europa und US/ angepaßt werden. Es ist daher nicht erforderlicl unterschiedlich ausgelegte digitale Anzeigeeinrichiun gen für jedes Land zu bauen. Auf diese Weise könnei digitale Anzeigeeinrichtungen gleicher Bauart al Massenartikel tür Waagen sowohl für Japan, Europ; und USA hergestellt werden, wodurch die Kostet nochmals vermindert werden. Außerdem ist es möglich die Schaltzustände der Zahler G und C, mit Hilfe eine: Dekoders zu steuern. Aus dem Vorstehenden ergibt siel· darüber hinaus, daß mit Hilfe der neurn Waage eii weiterer Schritt auf die Intcrnationafisierung digitalei Anzeigeeinrichtungen für Waagen gemacht wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. 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 Servofühler in der Ruhestellung dem Steuerglied gegenüberliegend befestigt ist, durch einen dem Servofühler zugeordneten Schalter, der in einer ersien 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 Anzahi der 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 (U) ein lichtabschirmendes Abschirmstück (12) ist.

5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servo-Fühler (SS) einen Hall-Schaltcrr (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) und einem Magneten (MGi) 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 (Λ/Gi) aufweist und daß dem Permanentmagneten gegenüber ein Reed-Schalter(LDSW\) 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 lichterr.ittierenden Diode und dem Fototransistor angeordnet und mit der Welle des Motors fA-/,J 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 (MGt) aufweist und daß ein Hall-Schalter (HSW) gegenüber dem Permanentmagneten angeordnet ist.

10. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

gekennzeichnet durch eine Verzögerungsschaltun; (DLC)zum zeitverzögerten Starten des Motors (M).

11. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis IC gekennzeichnet durch eine Rücksetz-Schaltunj (RSC), die mit der Zähler-Schaltung (CC) verbünde! 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) ii ihrem Schaltzustand zu halten.