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Elektronische Summierschaltung für Waagen
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Die Erfindung betrifft eine elektronische Summierschaltung für Waagen
mit einer das Gewicht des Wiegeguts in eine analoge elektrische Größe umformenden
Einrichtung und einem dieser nachgeordneten Analog-Digital-Wandler, der mit einer
Digitalanzeige und einem Rechenwerk mit digitaler Summenanzeige für die Einzelwiegungen
verbunden istc
Solche bekannten Schaltungen werden bei Verwiegeanlagen
in Betonwerken und bei Fertigbetonherstellern verwendet, um sowohl die Menge des
an einen Kunden abgegebenen Betons als auch die beispielsweise im Laufe eines Tages
insgesamt abgegebenen Mengen messen und anzeigen zu können. Zu diesem Zweck sind
elektronische Schaltungen der eingangs geschilderten Art bekannt, bei der das Meßergebnis
der zumeist mechanischen Waage von einem auf die Zeigerachse des Wiegekopfes montierten
Präzisionspotentiometer abgenommen wird und somit als analoge elektrische Größe
vorliegt. Diese Größe wird einem Analog-Digital- (AD)Wandler zugeführt und das an
seinem Ausgang liegende Signal dekodiert und digital angezeigt. Zugleich ist der
AD-Wandler mit einem Rechenwerk verbunden, das die Gewichte der aufeinanderfolgenden
Einzelwiegungen aufsummiert, speichert und ebenfalls digital anzeigt. Zumeist sind
diese bekannten Schaltungen noch mit einer Vorwählautomatik versehen, die nach manuell
ausgeführten Start beim Füllen der Waage den Füllvorgang bei einem vorwählbaren
Endgewicht unterbricht und den ebenfalls manuell, beispielsweise mittels eines Schalters
einzuleitenden Entleervorgang der Waage beendet.
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Diesen bekannten Summierschaltungen haftet indes der Nachteil an,
daß in den addierten Summenwert nicht der Fehler eingeht, der durch unvollständiges
Entleeren der Waage entsteht. Dasselbe gilt, wenn eine bei Beginn des Füllvorgangs
nicht vollständig entleerte Waage neu gefüllt und die Menge verwogen, sodann entleert
wird, wobei es häufig vorkommt, daß eine größere Menge als die während des Füllvorgangs
auf die Waage tatsächlich geförderte Menge abgegeben wird.
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Zur Verringerung des sich durch Änderung der Tarierung der Waage bei
aufeinander folgenden Wägungen ergebenen Fehlers sind selbsttätig wirkende Tarierschaltungen
bekannt, welche die Waage nach jedem Wiegevorgang wieder neu auf den Nullwert justieren.
Diese Schaltungen können zwar den Fehler bei der Summenbildung eventuell verringern,
beseitigen können sie ihn jedoch nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Summierschaltung
der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß eine exakte Summenwertbildung
der addierten Einzelwägungen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rechenwerk
eine Addier-Subtrahier-Einheit, deren Ausgänge mit den Eingängen eines Speichers
und deren Eingänge mit den Ausgängen des Speichers verbunden sind, und eine mit
der Addier-Subtrahier-Einheit und dem Speicher zusammenwirkende Ablaufsteuerung
aufweist, die nach dem Füll- und vor dem Entladebefehl die Addiereinheit und vor
dem Entleer- und nach dem Füllbefehl für die Waage die Subtrahiereinheit aktiviert
und danach das Laden des Speichers steuert. Somit ist es möglich, daß bei nicht
vollständig entleerter Waage - Anzeige eines positiven Gewichts nach dem Entleervorgang
- das Gewicht der nicht abgegebenen und in der Waage verbliebenen Materialmenge
bei Beginn des nächsten Füllvorgangs von dem im Speicher des Rechenwerks befindlichen
Summenwert abgezogen und damit den ansonsten entstehenden Fehler korrigiert wird.
Im umgekehrten Fall - Anzeige eines negativen Gewichts nach Entleeren - wird die
um den negativen Betrag zuviel abgegebene Menge ebenfalls bei Beginn des nächsten
Füllvorgangs der Waage noch zu dem Inhalt des Speichers hinzuaddiert. Anstelle einer
selbsttätigen Tarierschaltung, die aufwendig und
kostspielig ist,
und darüber hinaus den bei diesen Anlagen entstehenden grundsätzlichen Fehler nicht
beseitigt, benötigt die Erfindung keine zusätzlichen aufwendigen Schaltungen, sondern
kommt mit de.l üblicherweise mit einem Rechenwerk ausführbaren Funktionen aus, indem
bei Beginn jedes Füllvorgangs eine Korrektur des im Speicher des Rechenwerks befindlichen
Summenwerts aus den vorausgegangenen Wägungen vorgenommen wird. Die erfindungsgemäße
elektronische Summierschaltung arbeitet demzufolge abgesehen vom Anzeigefehler der
Waage und dem unumgänglichen Quantisierungsfehler, den aber alle diese Waagen aufweisen,
völlig fehlerfrei.
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Zweckmäßig ist die Addier-Sulirahier-Einheit mit einem Puffer versehen,
in dem der aus dem Inhalt des Speichers und dem Korrekturwert gebildete neue Summenwert
zuerst gepuffert, sodann von der Ablaufsteuerung in den Speicher geladen wird.
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Zur Verhinderung von Eingabefehlern durch die Bedienungsperson der
Waage ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Ablaufsteuerung von dem Verschluß
des Silos und der Vorrichtung zum Entleeren des Wiegebehälters der Waage mittels
Füll- bzw.
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Entleerbefehlen gesteuert ist und eine Sperrschaltung zur Verhinderung
der Ausführungen zweier aufeinanderfolgender gleicher Befehle aufweist. Mit Vorteil
ist diese Schaltung aus Flipflops aufgebaut.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Flipflops der Sperrschaltung
und der Speicher mit einer Notstromversorgung verbunden, die von einem Stromwächter
bei Netzausfall aktiviert wird, so daß auch dann weder die zuletzt ausgeführte Rechenoperation
- Addieren oder Subtrahieren - zweimal aufeinanderfolgend ausgeführt werden kann,
noch der im Speicher des Rechenwerks gespeicherte Summenwert verlorengeht, und
somit
ein Höchstmaß an Sicherheit für die elektronische Summierschaltung gewährleistet
ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform.
Es zeigen: Figur 1 die Ausführungsform der elektronischen Summierschaltung im Blockdiagramm
und die wesentlichen Teile der Verwiegeanlage in schematischer Darstellung; Figur
2 das Rechenwerk der Summierschaltung im Blockdiagramm.
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In Figur 1 ist ein Silo 1 schematisch dargestellt, dessen Austragsöffnung
2 mittels eines fernsteuerbaren Verschlusses 3 versehen ist. Die Austragsöffnung
2 ist über der insgesamt mit 4 bezeichneten Waage angebracht, so daß beim Öffnen
des Verschlusses 3 das zu wiegende Material auf den darunter liegenden Wiegebehälter
5 gelangt. Der Wiegebehälter 5 ist ebenfalls mit einer Öffnung 6 versehen, die mittels
einer steuerbaren Vorrichtung 7 geöffnet und geschlossen werden kann. Das Gewicht
des in dem Wiegebehälter liegenden Materials wird von der Wiegeanzeige 8 mittels
eines Zeigers 9 angezeigt.
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An die Zeigerachse ist der Schleifer eines Präzisionspotentiometers
10 angebracht, so daß das Gewicht des zu verwiegenden Materials in eine zum Gewicht
proportionale analoge ekktrische Größe umgeformt wird. Dem Präzisionspotentiometer
10 ist ein Analog-Digital- (AD) Wandler 11 nachgeschaltet, der an seinem Ausgang
ein dem Gewicht des verwogenen Materials entsprechendes digitales Signal abgibt.
An den Ausgang des
AD-Wandlers 11 ist eine digitale Anzeigeeinheit
12, beispielsweise in Form von 7-Segment-Anzeigen angeschlossen.
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Der Ausgang des AD-Wandlors 11 ist ebenfalls mit einem Rechenwerk
13 verbunden, in das der jeweilige gewogene Gewichtswert eingegeben werden kann.
An den Ausgang des Rechenwerks 13 ist eine digitale Anzeigeeinheit 14 für den Summenwert
der Einzelwiegungen angeschlossen.
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Das Rechenwerk ist in Figur 2 näher dargestellt. Es weist eine Addier-Subrahier-Einheit
15 auf, an deren Ausgang ein Speicher 16 angeschlossen ist. Der Ausgang des Speichers
16 ist mit dem zweiten Eingang der Addier-Su>ahier-Einheit 15 und der digitalen
Anzeigeeinheit 14 des Rechenwerks 13 verbunden.
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Ferner weist das Rechenwerk 13 eine Ablaufsteuerung 17 auf, die über
Steuerleitungen mit der Addier-Susrahier-Einheit 15 und dem Speicher 16 verbunden
ist. Sie bewirkt, daß der am Eingang der Addier-SuSrahier-Einheit 15 anliegende
Wert entweder zum Inhalt des Speichers 16 addiert oder subtrahiert wird und gibt
den Ladeimpuls zum Abspeichern des neuen Wertes im Speicher 16 ab. Zweckmäßig ist
die Addier-Subtrahier-Einheit 15 mit einem Puffer zur Zwischenspeicherung des errechneten
neuen Gewichtswertes versehen.
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Die Ablaufsteuerung 17 ist über dne Sperrschaltung 18 (Figur 1) mit
dem Siloverschluß 3 und der Vorrichtung 7 an der Öffnung des Silos verbunden und
wird von dieser in der Weise gesteuert, daß beim Öffnen des Siloverschlusses 3 die
Subtraktion und beim Öffnen der steuerbaren Vorrichtung 7 die Addition eingeleitet
wird. Die Sperrschaltung 18 ist so ausgelegt, daß nur jeweils der erste von mehreren
Befehlen gleicher Art zur Auswertung gelangt. Auf diese Weise wird genau das Gewicht
des Guts registriert, welches zwischen
dem ersten Füllbefehl (Öffnen
des Silo-Verschlusses 3 und Füllen des Wiegebehälters 5) und dem ersten Entleerbefehl
(Öffnen der Vorrichtung 7 und Entleeren des Wiegebehälters 5) von dem Silo 1 in
den Wiegebehälter 5 ausgetragen worden ist.
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Ein mehrmaliges Unterbrechen des Füll- bzw. Entleervorgangs bleibt
somit ohne Einfluß auf die Registrierung.
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Ferner weist die erfindungsgemäße elektronische Summierschaltung einen
Stromwächter 29 auf, der bei Ausfall der Netzspannungsversorgung eine Notstromversorgung
20 aktiviert, die sofort die Spannungsversorgung für die Sperrschaltung 18 und den
Speicher 16 des Rechenwerks 13 übernimmt. Dadurch wird verhindert, daß der Inhalt
des Speichers, d.h. der Summenwert gelöscht wird und damit verlorengeht. Dasselbe
wird bei dem in der Sperrschaltung 18 gespeicherten letzten Füll-bzw. Entleerbefehl
bewirkt, so daß auch hier keine Fehlfunktionen nach einem Stromausfall zustandekommen
können.
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Die Addier-Subtrahier-Einheit 15 kann in herkömmlicher Art und Weise
als Volladdiernetzwerk mit Vorzeicheneingabe oder aber als komplettes Rechner-Chip
ausgebildet sein. Dabei kann auch der Rechenvorgang sowohl parallel, d.h. für alle
bits gleichzeitig oder seriell, im Multiplexbetrieb, doh.
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für die einzelnen bits in aufsteigender Wertigkeit zeitlich hintereinander
erfolgen.