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Funktionsfehlersicher preisrechnende Waage Die Erfindung betrifft
eine funktionsfehlersicher preisrechnende Waage mit einer elektronischen Gewichtsübertragungseinrichtung,
an die ein Rechner angeschlossen ist, in den der Grundpreis eingegeben wird, der
in dem Rechner mit dem Gewichtswert multipliziert wird, und mit zwei Ziffernanzeigen
für den Gewichtswert, den Grundpreis und den daraus errechneten Warenpreis.
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Es handelt sich dabei um eine elektronisch preisrechnende Handelswaage
mit doppelter Wert- bzw. Ziffernanzeige für Gewicht bzw0 Gewichtswert, Grundpreis
und Warenpreis, und zwar einmal auf der Verkäuferseite und zum anderen auf der Kundenseite
mittels elektronischer Ziffernanzeigesystemen.
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Waagen zur Bestimmung der Leistung im öffentlichen Verkehr müssen
wegen der großen wirtschaftlichen Bedeutung so konstruiert sein, daß Funktionsfehler
erster Ordnung, insbesondere
im System der elektronischen Meßwerterfassung
und Meßwertverarbeitung, automatisch erkannt und signalisiert werden0 Zur Erfüllung
dieser eichrechtlichen Bedingungen sind verschiedene Verfahren entwickelt worden,
die jedoch spezielle Rechner erfordern, die der Jeweiligen Fehlerkontrollschaltung
angepaßt sind. Im Gegensatz hierzu gibt es handelsüblich eine große Vielfalt billiger
Rechnerelemente, die in Tisch- und Taschenrechnern Verwendung finden, Jedoch keine
Funktionsfehlersicherung erster Ordnung besitzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung anzugeben, die
unter Verwendung von nicht-funktionsfehlersicheren Rechnerschaltungen eine Waage
mit Meßwerterfassung und Meßwertverarbeitung schafft, die mit einem nur geringen
zusätzlichen Aufwand funktionsfehlersioher ist, und bei der sich somit die Vorteile
der Großserienproduktion für die Rechnerschaltung auswirken.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Waage dadurch gekennzeichnet,
daß an die GewichtsUbertragungaeinrichtung parallel zum ersten Rechner ein synchron
zu diesem arbeitender zweiter Rechner angeschlossen ist, daß die Rechner so ausgebildet
sind, daß die Eingabe von Gewichtswert und Grundpreis Jeweils um Potenzen von Zehn
erhöht wird, so daß Gewichtswert, Grundpreis und Warenpreis aufeinanderfolgende
Ziffern des errechneten Produktes sind, die sequenziell von den Rechnern Jeweils
einer der beiden Ziffernanzeigen zugeführt werden, und daß zwischen einander gleichwertigen
Anzeigeelementen der beiden Ziffernanzeigen Jeweils Fensterdiskriminatoren geschaltet
sind, die im Falle einer Übereinstimmung eine nachgeschaltete Gatterschaltung unbeeinflußt
lassen und im Falle der Nichtübereinstimmung die Gatterschaltung derart beeinflussen,
daß ein nachgeschaltetes Flip-Flop umschaltet.
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In bevorzugter Ausführung kann dabei vorgesehen sein, daß die mathematische
Funktion der verwendeten Rechner so programmiert
ist, daß die Zahlenwerte
von Gewicht bzw. Gewichtswert, Grundpreis und Warenpreis als bit-parallele, dekadenweise-serielle
Signale über Se ein Steuerleitungasystem für die beiden Ziffern- bzw. Wertanzeigen
vorliegens Einzelheiten der erfindungsgemäßen Waage werden nachfolgend an Hand der
Fig. 1 bis 4 erläutert. Es zeigen: Figo 1 in schematischer Darstellung eine perspektivische
Ansicht der GewichtsUbertragungs- und Abtasteinrichtung; Fig. 2 ein Zustandsdiagramm
der Phototransistoren; Fig. 3 ein Blockschaltbild, und Figo 4 die Anordnung der
Fensterdiskriminatoren im Zusammenhang mit den Anzeigeelementen.
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In der Fig. 1 ist 1 die Beleuchtungslampe, deren Licht durch den Kondensator
2 auf die Skala 3 geworfen wird. Die Skala 3 ist am Neigungsgewicht 4 mit dem Rahmen
5 an der hier nicht im einzelnen dargestellten Neigungswaage befestigt und wird
in die Stellung 3a ausgelenkt, wenn sich das Neigungsgewicht in Abhängigkeit von
dem Gewicht, mit dem die Waage belastet wird, in eine Stellung 4a bewegt hat, Die
Strichteilung 6 wird durch das Objekt 7 in der Ebene der Blende 8 scharf als Bild
6a abgebildet. Die Blende 8 enthält drei, um jeweils ein Drittel des Teilungsmaßes
senkrecht zur Längsrichtung der Striche versetzte lichtdurchlässige Strichteilungen
9, 10, 11, denen Je ein Kondensator 12, 13, 14 mit Phototransistoren 15, 16, 17
nachgeschaltet sind. Die elektrischen Zustände dieser Transistoren ändern sich im
Takte der Änderung ihrer Beleuchtung, hervorgerufen durch die Bewegung der Skala
3, indem die zugehörige Strichteilung der Blende 8 entweder von dem von der Strichteilung
6 der Skala 3 hindurchgelassenen Licht phasengleich oder phasenverschoben getroffen
wird.
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Die von den drei Phototransistoren 15, 16, 17 bei einer Bewegung
der
Skala 3 gelieferten elektrischen Zustände 15a, 16a, 17b sind in Figo 2 dargestellt,
wobei der Zustand mit L bezeichnet wird, wenn der Phototransistor beleuchtet ist
und mit 0, wenn er verdunkelt ist0 Der Pfeil weist dabei auf den im oberen Teil
der Figo 2 dargestellten Beleuchtungszustand der Blende 8. Jede Änderung eines der
drei Zustände wird im Diskriminator 18 als ein Abtastschritt gewertet und in bezug
auf die Bewegungsrichtung richtungsabhängig in den nachfolgenden Vorwärts/Rückwärts-Zählern
19 und 20 gezählt.
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Zwischen zwei Anderungen der Zustände der drei Phototransistoren bleibt
die gespeicherte Impulszahl entsprechend den Abtastschritten konstant, doh die Skala
3 muß ihre Stellung unter dem Einfluß eines geänderten Gewichtes auf der Waage und
mindestens ein solches Stück verändern, daß es zu einer Änderung der Beleuchtungsverhältnisse
eines der drei Phototransistoren kommt.
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Der Diskriminator 18 in Fig. 3 ist mit zwei Ausgängen 21 und 22 versehen,
die bei fehlerfreier Abtastung der Stellung der Skala gleiche Signale sowohl hinsichtlich
Anzahl der Zahlimpulse als auch der Zählrichtung in die Zähler 19 und 20 liefern.
Bei Funktionsfehlern ist jedoch keine Übereinstimmung vorhanden. Demgemäß sind alle
aus dem Zählerstand der beiden Zähler 19 und 20 abgeleiteten Informationen nur dann
Ubereinstimmend, wenn sowohl die Eingangsgrößen für die Zähler als auch ihre Arbeitsweise
fehlerfrei waren. Bezeichnet man das Gewicht bzw0 den Gewichtswert mit G1, das bzw.
der im Zähler 19 gespeichert ist, so soll der Rechner 24 aus G1 und dem über die
Tastatur 23 eingegebenen Grundpreis pro Gewichteinheit P das Produkt errechnen,
das der Warenpreis B1 ist. Entsprechend errechnet der Rechner 25 aus dem Gewichtswert
G2 im Zähler 20 und dem über die gleiche Tastatur 23 eingegebenen Grundpreis pro
Gewichtseinheit P den Warenpreis B . Im fehlerfreien Fall ist G1 = G2 und B1 - B20
Ublicherweise2 fallen die Werte von P, G und B als Faktoren bzw. als Produkt nacheinander
oder über verschiedene Leitungen an. Durch eine Änderung
des Rechenprogrammes
läßt sich Jedoch erreichen, daß sie seriell synchron nacheinander vom Rechner aus
so die Ziffernanzeigen 26 und 27 steuern, wie es ein geschlossenes Produkt als Ergebnis
einer Rechnung bewirkt. Hierdurch wird erreicht, daß alle für die Anzeige erforderlichen
Werte mit nur einer, in Fig, 4 beschriebener Kontrollschaltung 28 - 35 überprüft
werden können, die die Kontroll-Lampe 54 steuert.
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Das dazu erforderliche Rechnerprogramm besteht darin, daß in die Rechner
24, 25 die Zahlenwerte von G1 bzw. G2 und P eingegeben werden und sie durch additive
Eingabe von Potenzen von zehn so erhöht werden, daß die Ziffernfolge des errechneten
Produktes nicht nur den Warenpreis sondern auch den Grundpreis und den Gewichtswert
aneinandergereiht enthält.
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Ist z.B. der maximal vierstellige Grundpreis P = 16,83 DM/kg und das
ebenfalls maximal vierstellige Warengewicht G1 = G2 = 1,556 kg, so wird die Rechnung
(106 + 16,83) x (109 l 1,556)= 1015 + 1683 1556 026,18 mit der Abrundung der Bruchteile
von Pfennigen im Warenpreis von 26,18 ein Ergebnis auf die Anzeigeeinheiten liefern,
daß von der 13. Stelle an nacheinander zuerst die Ziffern des Grundpreises, dann
die des Gewichtes und schließlich die des Warenpreises repräsentiert. Allgemein
kann jeder der beiden Exponenten von zehn so gewählt sein, daß ein Produkt entsteht,
daß den Grundpreis, das Gewicht und den (abgerundeten) Betrag als eine Reihe aufeinanderfolgender
Ziffern ausdrückt.
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Insbesondere kann es bei bekannten Rechnerschaltungen von Vorteil
sein, die Exponenten so zu wählen, daß Grundpreis und Gewicht als Ziffernfolge in
den acht höchsten Stellen einer sechzehnstelligen Rechnerausgabeeinheit, der Warenpreis
als Ziffernfolge in den acht niedrigsten Stellen erscheint, um wechselseitige Anzeige
über nur eine Anzeigeein heit zu ermöglichen, Summierungen von Werten vornehmen
oder einzelne Werte nur zu bestimmten Zeiten zur Anzeige bringen
zu
können.
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Die Funktionsfehlerkontrolle erfolgt nun gemäß Fig. 4 derart, daß
für eine bevorzugte Sieben-Segment-Ziffernanzeige zwischen die beiden Rechnerausgangsleitungssysteme
Fensterdiskriminatoren 28 bis 34 geschaltet sind, deren Ausgänge über eine Gatterschaltung
35 so verbunden sind, daß deren Signal am Ausgang 36 gleich 0 ist, wenn zwischen
den beiden Ansteuerungen der Leuchtsegmente kein Unterschied besteht, hingegen ein
L - Signal vorliegt, wenn im Verlaufe der zyklisch dekadenseriellen Ansteuerung
der Ziffernanzeigen wenigstens eine Segmentansteuerung der einen Ziffernanzeige
26 verschieden ist von der Ansteuerung eines gleichwertigen Segmentes der anderen
Ziffernanzeige bzw. Anzeigeeinheit 27.
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Der Ausgang eines Jeden der beiden Rechner 24 und 25 besteht aus je
sieben Leitungen 37 - 43 und 44 - 50, die parallel allen Segmentdioden der Ziffernanzeigen
26 bzw. 27 zugeführt werden. Ferner besitzt jeder Rechner sechzehn Ausgangsleitungen
51 bzw. 52, die dekadenweise den Ziffernsegmenten zugeführt werden und die einen
Stromfluß und damit ein Aufleuchten derjenigen Segmente bewirken, die zusammen die
betreffende Ziffer in der jeweiligen Dekade optisch wiedergibt.
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Die Segmentleitungen 37 - 43 bzw. 44 - 50 werden von den Rechnern
24 und 25 synchron zu den Dekadenleitungen 51 und 52 getaktet, so daß nacheinander
die Ziffern in den Ziffernanzeigen aufleuchten und zwar in einer so schellen zy-f¢t:isçfwee
Wiederholung, daß es für das menschliche Auge des Betrachters wie ein stehendes
Leuchtbild wirkt.
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Die Segmentleitungen 37 - 43 und 44 - 50 werden damit in rascher Wiederkeht
zwei elektrische Zustände einnehmen. Sie liegen in der Umgebung des Bezugspotentiales
der Betriebsspannung, wenn das zugehörige Segment nicht aufleuten soll, muß, jedoch
auf dem positiven Potential der Betriebsspannung, wenn das Segment durch Stromfluß
aufleuchten soll. Die Anoden der Segmentleuchtdioden werden daher entweder auf dem
Bezugspotential oder auf dem Bezugspotential zuzüglich des Spannungsabfalls
der
stromdurchflossenen Diode liegen oder im Falle eines Kurzschlusses in der Diode,
der ihr Leuchten verhindern würde, direkt auf den Bezugspotential. Fehlerhafte und
fehlerfreie Zustände sind damit wie folgt unterschieden. Beispielhaft für die Segmentdioden
37a und 44a und UO als 33ezugspotential, UB als Betriebsspannung, UD als Spannungsabfall
in der Leuchtdiode beim Durchfluß eines sie zum Aufleuchten bringenden Stromflusses,
der durch die Vorwiderstände 37b und 44b auf ein zulässiges Maß begrenzt wird, ist
die Größe der Anodenspannung U37 und U44 U28 U35 Uo richtig U28 g U35 + u falsch
U28 =U35 =Uo + UD 35 -Dabei ist u-r UD eine kleine Spannungsdifferenz, innerhalb
der die Durchlaßspannung der Leuchtsegmentdioden streut.
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Vereinfacht dargestellt ist die Anlage als richtig anzunehmen, wenn
für jeweils gleichwertige Segmente ständig die Beziehung U26 = U27 + u gilt, wobei
die Indizes jeweils ein Paar Segmente in den beiden Ziffernanzeigen 26 und 27 repräsentieren.
Die Richtigkeit dieser Beziehung kann, unabhängig von der absoluten Höhe der Anodenspannung
durch sogenannte Fensterdiskriminatoren kontrolliert werden. Hierbei handelt es
sich um eine Schaltung, bei der die eine Eingangsspannung die mittlere Lage des
Spannungsbereiches u im Gebiet UO bis UB bestimmt und prüft, ob die zweite Eingangsspannung
innerhalb des Spannungsbereiches u als "Fenster" liegt. Ist das der Fall, wird der
Ausgang der Schaltung L, im anderen, d.h. fehlerhaften Fall U26 f U27 + u gleich
0.
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Die Ausgänge der sieben Fensterdiskriminatoren 28 - 34 sind
über
ein Nand-Gatter 35 miteinander verknüpft, das damit an seinem Ausgang 36 dann und
nur dann ein O - Signal liefert, wenn beide Anzeigen zu Jeder Zeit hinsichtlich
der optischen Zifferndarstellung übereinstimmen. Ein L - Signal signalisiert einen
fehlerhaften Zustand. Dieses Signal beispielsweise dazu verwendet werden kann, einen
Flip-Flop 53 umzuschalten, der eine Fehlersignallampe 54 einschaltet.