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Verfahren zur Ermittlung der Anzahl einer
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Gruppe von Gegenständen und Zählwaage Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Ermittlung der Anzahl einer Gruppe auf einer Waage befindlicher Gegenstände
und eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Zählwaage.
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Zur Steigerung der Zählgeschwindigkeit beim Zählen großer Mengen von
Gegenständen wie z.B. elektronischen Bauteilen und dgl. wird beispielsweise zunächst
zwecks Ermittlung des Gewichtsmittelwerts der einzelnen Gegenstände eine als Probe
bezeichnete bekannte Menge abgewogen, dann wird die zu zählende Menge gewogen und
durch Gewichtsvergleich die Anzahl der Gegenstände ermittelt. Zur Ermittlung des
Gewichts der Probe mit einem ausreichend hohen Auflösungsvermögen zwecks Erzielung
einer ausreichend hohen Genauigkeit, sowie andererseits zum Abwiegen größerer Mengen
an Gegenständen, deren Zahl zu bestimmen ist, mußten bis jetzt zwei Waagen verwendet
werden, nämlich eine Waage mit kleinem Wiegebereich für das Wiegen der Probe, und
eine zweite Waage mit größerer Wiegekapazität zum Abwiegen großer Mengen aus einer
unbestimmten Anzahl von Gegenständen.
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Der Einsatz zweier unterschiedlicher Waagen ist offensichtlich
mit
mehreren Nachteilen behaftet. Abgesehen davon, daß zwei Waagen bedient und zwei
Ablesungen unabhängig voneinander vorgenommen werden müssen, ist auch erforderlich,
daß die Skalen beider Waagen genauestens geeicht sind.
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Diese Eichung kann sich insbesondere bei elektronischen Waagen als
schwierig erweisen, da diese Waagen mit Verstärkern arbeiten, welche in der Praxis
selten einwandfrei linear sind. Außerdem ergibt sich die Frage, ob die Probe mit
der unbekannten Menge zusammen gewogen werden soll oder nicht.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur
Ermittlung der Anzahl einer Gruppe von Gegenständen und einer zur Ausführung dieses
Verfahrens dienenden Zählwaage, welche die Ermittlung des Gewichts einer Probe und
die Zählung einer größeren, unbekannten Menge an Gegenständen mit höherer Genauigkeit
gestatten.
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Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Gewicht des auf der Waage befindlichen
Wiegeguts entsprechendes elektrisches Signal erzeugt und in das Momentangewicht
des Wiegeguts bei vorbestimmter Taktgeschwindigkeit darstellende, aufeinanderfolgende
Signale umgesetzt wird, eine vorbestimmte Anzahl der aufeinanderfolgenden Signale
umschichtig gespeichert wird, wobei das älteste Signal bei jedem Taktimpuls jeweils
durch ein neues Signal ersetzt wird, der Mittelwert der Speichersignale ermittelt
und ein das mittlere Momentangewicht des Wiegeguts darstellendes Digitalsignal hergeleitet
wird, das Digitalsignal, wenn kein Wiegegut aufgelegt ist, auf einem Bezugspegel
gehalten wird, indem das Signal iterativ überprüft und bei einen vorbestimmten Betrag
von dem Bezugspegel unterschreitenden Abweichungen um einen vorbestimmten Zuwachsbetrag
verändert wird, wobei der vorbestimmte Betrag einem unter dem veranschlagten Gewicht
des Wiegeguts liegenden Gewicht entspricht und
der vorbestimmte
Zuwachsbetrag wesentlich kleiner ist als dieser vorbestimmte Betrag, ein dem Digitalsignal
entsprechendes Wiegegut-Probensignal für eine vorbestimmte Anzahl von Gegenständen
auf der Waage gespeichert wird, das Speichersignal bei Auflegen einer Gruppe von
Gegenständen auf die Waage mit dem dabei erzeugten Digitalsignal kombiniert wird,
ein der Anzahl an Gegenständen in der Gruppe entsprechendes Ausgangssignal erzeugt
und ein dem Ausgangssignal entsprechender, die Anzahl an Gegenständen in der Gruppe
darstellender Zählwert angezeigt wird.
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Die zur Ausführung des Verfahrens vorgeschlagene Zählwaage besteht
aus einer Grundplatte, einer auf dieser montierten Kraftmeßdose, vermittels welcher
ein einer einwirkenden Kraft entsprechendes elektrisches Signal erzeugbar ist, und
einem auf der Kraftmeßdose befestigten Wiegegutträger und ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme von Wiegegut zur Verfügung stehende Fläche
des Wiegegutträgers wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche der Kraftmeßdose,
sowie eine zur Anzeige des Gewichts von auf dem Wiegegutträger befindlichen Gegenständen
dienende, auf das von der Kraftmeßdose abgegebene Signal ansprechbare Digitalsichtanzeigevorrichtung,
eine bei vorbestimmter Anzahl von Gegenständen auf dem Wiegegutträger auf das Digitalsignal
ansprechbare und zur Speicherung eines dem Gewicht der vorbestimmten Anzahl von
Gegenständen entsprechenden Signals dienende Vorrichtung, und eine zum Kombinieren
des Speichersignals mit dem Digitalsignal bei auf dem Wiegegutträger befindlicher
Gruppe von Gegenständen und zur Herleitung eines der Anzahl der Gegenstände in der
Gruppe entsprechenden Ausgangssignals dienende Vorrichtung vorgesehen sind.
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Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und vermittels der weiterhin
vorgeschlagenen Zählwaage wird zur Ermittlung
des Gewichts sowohl
der Probe als auch des einer zu zählenden, unbekannten Menge an Gegenständen eine
einzige Kraftmeßdose verwendet. Durch Gewichtsvergleich wird die Anzahl ermittelt
und zur Sichtanzeige gebracht. Die Wiegebühne der Waage ist dabei ohne zwischengeschaltete
Hebel, Drehgelenke oder sonstige bewegliche Teile unmittelbar auf der Kraftmeßdose
befestigt. Die Gewichtsablesung erfolgt auf der Basis eines gleitenden Mittelwerts.
Wenn sich kein Wiegegut auf der Wiegebühne befindet, wird Trift durch Steigerung
oder Verringerung der Gewichtsablesungen um kleine Zuwachsbeträge während aufeinanderfolgender
Zähltakte ausgeschaltet, wodurch genau der Bezugswert null eingehalten wird. Aufgrund
des gleitenden Mittelwerts ist im Vergleich zu Einzelgewichtsmessungen ein genaueres
Messen möglich.
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Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine teilweise in Zerlegungsdarstellung gehaltene schaubildliche
Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zählwaage.
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Fig. 2 zeigt im Querschnitt einen Teil der Zählwaage von Fig. 1,
zur Veranschaulichung der Kraftmeßdose und der Wiegebühnenbefestigung an dieser.
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Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2.
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des Rechensystems der in Fig. 1 dargestellten
Zählwaage.
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Fig. 5 veranschaulicht die Organisation eines Wiegeregisters im Rechen
system von Fig. 4.
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Fig. 6 ist ein Arbeitsplan eines Programms zur Einhaltung eines genauen
Null-Bezugswerts im System von Fig. 4.
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Fig. 7 ist ein Arbeitsplan eines Programms zur Ermittlung von Gewichten
und der Anzahl an Gegenständen in einer unbekannten Menge, vermittels der in Fig.1
dargestellten Waage.
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Fig. 8 ist ein Arbeitsplan eines Programms zur Ermittlung des Gewichts
einer Probengröße und zur Berechnung der Anzahl von Gegenständen in einer unbekannten
Menge vermittels der Waage von Fig. 1.
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Wie in den Figuren 1 - 3 dargestellt, weist die Zählwaage ein konsolen-
oder kastenförmiges Gehäuse 11 mit einer Bodenplatte 12 auf, auf welcher eine Kraftmeßdose
13 befestigt ist. Ein Wiegegutträger in Form einer Wiegebühne 14 ist auf der Kraftmeßdose
13 befestigt. Die Wiegebühne 14 besteht entsprechend der Darstellung aus einer waagerechten
Platte 14a, die an ihrer Vorderseite und an den beiden Seitenkanten einen nach unten
weisenden Randflansch 14b, und an ihrem hinteren Rand einen nach oben vorstehenden
Flansch 14c aufweist. Die Wiegebühne ist auf ein Tragkreuz 18 aufgesetzt, das aus
mehreren wie z.B. vier Diagonalarmen 19 und einem senkrecht stehenden Pfosten 21
besteht, welcher vermittels Schrauben 22 an der Kraftmeßdose 13 befestigt ist. Die
Wiegebühne 14 ist ihrerseits vermittels Schrauben 23 an den Diagonalarmen 19 des
Tragkreuzes 18 befestigt.
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An der Vorderseite des Gehäuses 11 befindet sich ein Tastenfeld 24
mit den Bedienungselementen für die Zählwaage.
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Mehrere Tasten 26 dienen zur Vorgabe der Anzahl von Gegenständen,
welche für die Probe verwendet werden. Bei der hier dargestellten Ausführungsform
lassen sich beispielsweise
Proben aus 8, 16, 32 oder 64 Gegenständen
vorgeben. Weiterhin befindet sich auf dem Tastenfeld 24 eine Null- oder Leergewichtstaste
27, eine Rückstelltaste 28 und eine Druckertaste 29. Entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform können die Tasten aus einem durchscheinenden oder durchsichtigen
Werkstoff hergestellt und durch innenseitig angebrachte Lampen beleuchtbar sein,
um die angewählten Funktionen anzuzeigen.
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Zur Anzeige des Gewichts eines auf der Waage befindlichen Wiegeguts
und der Anzahl an Gegenständen, aus dem dieses Wiegegut besteht, sind eine Gewichtsanzeige
31 und eine Zählanzeige 32 vorgesehen. Beide Anzeigen bestehen jeweils aus mehreren
7-Segment-Anzeigeelementen, die hinter einem durchsichtigen Fenster 33 der geneigten
Frontplatte 34 oberhalb des Tastenfelds 24 angeordnet sind. Ein Sichtanzeigeumschalter
36, welcher die Umschaltung von Daueranzeige auf Anzeige von Wiegeergebnissen gestattet,
ist an der unteren, senkrechten Vorderwand des Gehäuses angeordnet. In der einen
Stellung dieses Umschalters werden Gewicht und Zählwert so lange nicht angezeigt,
bis sich nach Änderung des Wiegeguts ein stetiger Zustand eingestellt hat, d.h.
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die Waage zur Ruhe gekommen ist. In der anderen Stellung dieses Umschalters
werden Gewicht und Zählung fortlaufend angezeigt. Ein Haupt-Ein-Aus-Schalter 38
ist ebenfalls im unteren, senkrechten Vorderwandteil des Gehäuses 11 neben dem Schalter
36 angeordnet.
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Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, besteht die Kraftmaßdose
13 aus einem allgemein rechteckigen Rahmen mit einer Grundplatte 46, einem Seitenrahmen
47, einem Gewichtsarm 48, einem oberen Arm 49 und einem unteren Arm 51. Die Arme
49 und 51 haben praktisch gleiche Länge und verlaufen parallel zueinander und zur
Grundplatte 46. Der Rahmen ist aus einem Stück hergestellt und umfaßt zwischen den
Armen 49, 51,
dem Seitenrahmen 47 und dem Gewichtsarm 48 die Biegeelemente
52 - 55.
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Die Grundplatte 46 ist an der Bodenplatte 12 des Gehäuses 11 vermittels
Schrauben 57 befestigt, und der senkrechte Pfosten 21 des Tragkreuzes 18 ist an
dem Gewichtsarm 48 der Kraftmeßdose 13 befestigt. Der Gewichtsarm 48 weist eine
nach oben weisende Schulter 58 auf, die in Eingriff steht mit einer nach unten weisenden
Schulter 59 an dem Pfosten des Tragkreuzes 18. Ein auf die Wiegebühne 14 aufgelegtes
Wiegegut überträgt somit eine entsprechende Kraft auf den Gewichtsarm 48 und erzeugt
eine nach unten gerichtete, dem Gewicht des Wiegeguts entsprechende Verbiegung des
Gewichtsarms. Die an der Grundplatte 46 und am Gewichtsarm 48 ausgebildeten Anschläge
61, 62 dienen dazu, die Biegung des Gewichtsarms zu begrenzen und damit die Waage
gegen Überlastung zu schützen.
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Ein Tragarm 63 ist mit einem Ende starr mit einem Block 64 verbunden,
der seinerseits an dem Seitenrahmen 47 befestigt ist. Das andere Ende des Tragarms
63 ist an einem Block 66 befestigt, und eine Zugstange 67 erstreckt sich zwischen
diesem Block und einem am Gewichtsarm 48 ausgebildeten Vorsprung 68. Wie am besten
aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Zugstange 67 schmaler ausgebildet als die Arme 49,
51 und die Biegeelemente 52 - 55 und verläuft in einer Richtung, die allgemein parallel
gerichtet ist zu der Richtung, in welcher der Gewichtsarm 48 unter einem auf der
Wiegebühne befindlichen Wiegegut verbogen wird.
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Bei Biegung des Gewichtsarms 48 durch ein Wiegegut wird die vom Wiegegut
ausgeübte Kraft über die Zugstange 67 auf den Tragarm 63 übertragen, so daß sich
der letztere um einen dem Wiegegutgewicht entsprechenden Betrag verbiegt. Die Größe,
der Durchbiegung wird vermittels Spannungsmessern 71, 72 gemessen, die am Tragarm
63 befestigt sind und deren
elektrischer Widerstand von den am
Tragarm 63 angreifenden Kräften abhängig ist. Den Spannungsmessern 71, 72 wird vermittels
hier nicht dargestellter elektrischer Leitungen Strom zugeführt, wobei ihre Ausgangsspannung
dem Wiegegutgewicht entspricht.
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Die Kraftmeßdose ist an den Seiten vermittels Abdeckplatten 73, 74
geschlossen. Diese Abdeckplatten sind mittels Befestigungsnuttein wie z.B. Nieten
76 an dem Seitenrahmen 47 befestigt. Obwohl die Fläche der Wiegebühne wesentlich
größer ist als die der Kraftmeßdose, wird der Kraftmeßdosen-Meßwert ganz allgemein
nicht durch die Lage des Wiegeguts auf der Wiegebühne oder einseitige Belastung
beeinflußt.
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Wie im Blockschaltbild von Fig. 4 dargestellt, ist der Ausgang der
Kraftmeßdose 13 mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 79 verbunden, welcher
die von der Kraftmeßdose abgegebene Ausgangsspannung in Digitalsignale umwandelt,
die dem Gewicht des Wiegeguts entsprechen und mit einer bestimmten Taktfrequenz
von z.B. 15 Hz erzeugt werden. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann
der Analog-Digital-Wandler einem bekannten Digitalvoltmeter mit doppelter Steilheit
(dual slope digital voltmeter) entsprechen, der in der Weise abgeändert ist, daß
er Ausgangssignale in gerader Binärform und nicht wie üblicher in der binär kodierten
Dezimalform liefert. Die Binärform eignet sich besonders gut für eine Waage mit
einem zur Verarbeitung der Daten dienenden Rechner aufgrund der einfacheren Durchführung
von Binärarithmetik im Vergleich zur Dezimalarithmetik.
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Zur Ermittlung des Gewichts eines auf der Wiegebühne 14 befindlichen
Wiegeguts und der Anzahl einer Gruppe von Gegenständen, aus dem das Wiegegut besteht,
werden die vom Analog-Digital-Wandler 79 abgegebenen Signale verarbeitet.
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Diese Verarbeitung erfolgt in einer Mikrozentraleinheit
(microprocessor),
welche allgemein mit dem Bezugszeichen 81 bezeichnet ist und eine Dateneingabeleitung
82, sowie eine Datenausgabeleitung 83 aufweist. Eine zu diesem Zweck geeignete Mikrozentraleinheit
besteht aus einem 4-bit-Parallelsystem wie es beispielsweise von der Firma Intel
Corporation, Santa Clara, Kalif. U.S.A. unter dem Warenzeichen MCS-4 erhältlich
ist, welches eine Zentralverarbeitungseinheit CPU Modell 4004, programmierbare Nur-Lese-Speicher
Modell 1702 und Speicher mit wahlfreiem Zugriff Modell 4002 umfaßt.
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Der Mikrozentraleinheit wird über die Leitung 84 vom Wandler 79 bei
jeder Umwandlung ein Signal zugeführt, und sie führt Taktimpulse und Taktadreßimpulse
über Leitungen 87 und 88 einer Taktsteuerung 86 zu. Leseadreßsignale werden über
eine Adressenleitung 91 einer Leseansteuereinheit 89 zugeführt.
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Die binären Ausgangssignale vom Analog-Digital-Wandler 79 werden bei
Erhalt eines Taktimpulses über die Leitung 93 in ein Schieberegister 92 eingelesen.
Die Signale im Schieberegister werden bei Anliegen eines Ansteuersignals in der
Leitung 94 durch die Dateneingabeleitung 82 in die Mikrozentraleinheit 81 eingelesen.
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Die zur Auswahl der Probengröße dienenden Tasten 26 werden durch einen
Tastatur-Abtaster 96 abgetastet, dem Steuersignale über die Leitung 97 von der Mikrozentraleinheit
und Taktsignale über die Leitung 98 von der Taktsteuerung zugeführt werden. Bei
Eingang eines Taktsignals überträgt der Abtaster die Daten von der Tastatur in ein
Pufferregister 99, von welchem die Daten bei Anliegen eines Lesesignals in der Leitung
101 über die Dateneingabeleitung 82 in die Mikrozentraleinheit eingelesen werden.
Die allgemein mit dem Bezugszeichen 102 bezeichneten Tastenlampen leuchten entsprechend
den Ausgangsdaten in der Datenausgabeleitung
83 bei Eingang von
Taktimpulsen in der Leitung 103 auf.
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Der Gewichtsanzeige 31 und der Zählanzeige 32 werden Daten von der
Datenausgabeleitung 83 zugeführt. Bei Eingang von Taktimpulsen über die Leitung
104 bzw. die Leitung 106 werden diese Daten angezeigt.
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Eine Linearitäts- und Maßstabsfaktor-Steuerung 111 ist mit der Mikrozentraleinheit
über ein Pufferregister 112 und die Dateneingabeleitung 82 verbunden und kompensiert
ggf. vorhandene Nichtlinearität in der Kraftmeßdose und der dieser zugeordneten
Schaltung, so daß sich ein gewünschtes Verhältnis zwischen den Gewichtsmessungen
und dem Ausgang der Kraftmeßdose ergibt. Diese Steuerung wird bei der Ersteichung
der Waage eingestellt und später nur bei ggf. erforderlich werdender Neueichung
verändert.
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Vermittels Schaltern 121 - 124 läßt sich die Betriebsweise der Waage
vorgeben. Wenn der Schalter 121 geschlossen wird, mißt die Waage das Bruttogewicht.
Wenn der Schalter 122 geschlossen wird, mißt die Waage Nettogewicht. Diese Schalter
werden allgemein nur für Prüfzwecke benötigt und können daher auch innerhalb des
Gehäuses 11 angeordnet sein. Der Schalter 123 entspricht den Schaltkontakten des
in Fig. 1 dargestellten Umschalters 36, welcher im geschlossenen Zustand die Sichtanzeige
von Gewicht und Zählwert unterdrückt bis die Waage nach Änderung des Wiegeguts zum
Stillstand gekommen ist. Der Schalter 124 wird durch die Nulltaste 27 betätigt und
dient in der Schließstellung zum Rückstellen der Gewichtsanzeige auf Null. Daten,
durch welche die Stellungen der Schalter angezeigt werden, stehen in einem Pufferregister
126 zur Verfügung und werden bei Eingang eines Lesesignals über die Leitung 127
durch die Dateneingabeleitung 82 in die Mikrozentraleinheit 81 eingelesen.
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Die Mikrozentraleinheit ist über eine Leitung 129 mit einer Druckersteuerung
128 verbunden. Die Mikrozentraleinheit ermöglicht die Steuerung eines Druckwerks,
eines Aufzeichnungsgeräts oder eines anderen, mit der Druckersteuerung verbundenen
Geräts. Bei Betätigung der Druckertaste 29 wird die jeweilige Gewichts- und/oder
Zählmessung zum angeschlossenen Gerät übertragen.
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Wie Fig. 5 zeigt, werden die Gewichtsdaten in einem Gewichtsregister
131 registriert, das bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform aus
einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff besteht. Zur Steigerung der Wiegegenauigkeit
der Zählwaage beruhen die Gewichtsmessungen nicht auf einzelnen Meßwerten, sondern
auf Meßmittelwerten. Zu diesem Zweck werden die jeweils acht neuesten Meßwerte vom
Wandler 79 umschichtig in die Speicherzellen des Gewichtsregisters 131 eingelesen,
indem jeder neue Meßwert jeweils den ältesten Meßwert im Register ersetzt. Das Register
ist in vier mit 0 - 3 bezeichnete Abschnitte unterteilt, und die Speicherzellen
für die eingehenden Gewichtsmessungen, welche mit WT1 - WT8 bezeichnet sind, befinden
sich in den Abschnitten 0 und 1. Jede Zelle enthält 16 bits, welche in vier 4-bit
Bytes angeordnet sind, und kann bis zu einem Zählwert 64 000 speichern. Um die Auflösung
für den Zählwert 1 in 100 000 zu erzielen, werden sowohl positive als auch negative
Zählwerte verwendet, wobei als Nullbezugswert beispielsweise - 50 000 angesetzt
wird. Wie für WT1 dargestellt, rangieren die am wenigsten signifikanten vier Bits
jeder Zelle in ihrer Bedeutung von Zählwert 1 (0,001 % der ganzen Skala) bis zum
Zählwert 8 (0,008 % der ganzen Skala), die nächsten, mehr signifikanten Bits rangieren
von'dem Zählwert 16 (0,016 % der ganzen Skala) bis zum Zählwert 128 (0,128 % der
ganzen Skala), die nächsten, signifikanteren vier Bits von dem Zählwert 256 (0,256
% der ganzen Skala) bis zum
Zählwert 2048 (2,048 % der ganzen Skala)
und die am meisten signifikanten vier Bits rangieren von dem Zählwert 4096 (4,096
% der ganzen Skala) bis zum Zählwert 32772 (32,772 % der ganzen Skala).
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Die Polaritäten der Gewichtsmessungen WT1 bis WT8 werden in Abschnitt
2 des Gewichtsregisters 131 in ein Polaritätsregister eingetragen. In diesem Register
werden positive Polaritäten durch die Zahl 0000, und negative Polaritäten durch
die Zahl 0001 dargestellt.
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Von den Gewichtsmessungen im Gewichtsregister 131 wird bei jeder neuen
Messung ein Mittelwert gebildet, um einen gleitenden Mittelwert der Gewichtsmessungen
zu erhalten.
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Dieser Mittelwert wird in einem Totalisierungsregister in Abschnitt
3 des Gewichtsregisters 131 registriert. Die Polarität des Mittelwerts wird in einem
Rechnerstatusregister in einer Form registriert, die ähnlich ist der Art und Weise,
in welcher die Polaritäten der Gewichtsmessungen im Polaritätsregister registriert
werden.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Mittelwertbildung
in der Weise, daß die am wenigsten signifikanten vier Bits der ersten beiden Gewichtsmessungen
miteinander addiert werden und die Summe in Byte A des Totalisierungsregisters registriert
wird. Dieser Vorgang wird fortlaufend durchgeführt für vier-bit-Gruppen zunehmender
Signifikanz, bis die im Totalisierungsregister gespeicherte Zahl die Summe der ersten
zwei Gewichtszellen ist. Die Polaritäten der zwei Messungen werden dann geprüft,
und wenn diese gleich sind, wird diese Polarität der registrierten Summe zugeordnet.
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Wenn sich die Polaritäten unterscheiden, wird die Polarität der Summe
durch Vorhandensein oder Abwesenheit eines über trags aus der Addition ermittelt.
Wenn ein Übertrag vorhanden
ist, ist die Summe positiv. Wenn kein
Übertrag vorhanden ist, ist die Summe negativ. Die korrekte Polarität wird der Summe
zugeordnet. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis alle acht Gewichtsmessungen
miteinander addiert worden sind und die Zahl im Totalisierungsregister den Gesamtwert
der acht Messungen darstellt und die im Statusregister registrierte Polarität gleich
der Polarität des Gesamtwerts ist.
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Da die Summe von acht Binärzahlen gleich ist einer Hälfte des Mittelwerts
der Zahlen, ist die bei Beendigung des Additionsvorgangs im Totalisierungsregister
registrierte Zahl gleich einer Hälfte des Mittelwerts der Gewichtsmessungen.
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Zur Erzielung des Mittelwerts muß der Gesamtwert mit zwei multipliziert
werden, was in einfacher Weise dadurch erfolgt, daß die im Totalisierungsregister
befindliche Zahl um eine Stelle nach links verschoben wird und sich somit in der
in Fig. 5 dargestellten Form befindet. Damit wird die Auflösung von 0,001 % des
Meßbereichs (ganze Skala) für Einzelmessungen auf 0,000125 % für den Mittelwert
gesteigert.
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Die im Totalisierungsregister registrierte Zahl stellt das mittlere
Bruttogewicht des Wiegeguts während acht auf ein anderfolgender Taktintervalle dar.
Der Nettogewichtsmittelwert läßt sich dadurch ermitteln, daß der Bruttogewichtsmittelwert
in einem Bezugszeitpunkt, beispielsweise vor Auflegen des Wiegeguts auf die Zählwaage,
von dem Stromwert des Bruttogewichtsmittelwerts subtrahiert wird. Entsprechend der
bevorzugten Ausführungsform erfolgt diese Subtraktion durch Speicherung einer Zahl
Z, welche den Komplementärwert des Bruttogewichtsmittelwerts G im Bezugszeitpunkt
darstellt.
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Diese Zahl wird in Abschnitt 2 des Gewichtsregisters 131 gespeichert,
und ihre Polarität wird in einem weiteren Statusregister gespeichert. Der Nettogewichtsmittelwert
wird dann dadurch bestimmt, daß die Zahlen G und Z miteinander
addiert
werden, wobei die Polarität des Nettogewichts im Schieberegister gespeichert wird.
Als Ergebnis der Mittelwertbildung und Verdopplung stellt das am wenigsten signifikante
Bit der Zahl Z 0,0000625 % des ganzen Meßbereichs dar.
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Entsprechend der Darstellung in Fig. 6 wird die Nettogewichtsmessung
während aufeinanderfolgender Zähltakte in kleinen Zuwachsbeträgen gesteigert oder
verringert, um einen genauen Nullpunktsbezugswert einzuhalten. Das Nettogewicht
wird während jedes Zähltakts geprüft, und wenn der Absolutwert über null liegt,
jedoch um weniger als 0,004 % des vollen Meßbereichs abweicht, wird das Nettogewicht
um 1/16 von 0,001 % näher an null herangeführt, indem die Zahl Z um diesen Betrag
gesteigert oder verringert wird. Wenn das Nettogewicht positiv ist, wird die Zahl
Z um 1/16 von 0,001 % des vollen Meßbereichs gesteigert. Wenn das Nettogewicht negativ
ist, wird die Zahl Z um diesen Betrag verringert.
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Dieser Anpaßvorgang wird in aufeinanderfolgeden Takten fortgesetzt,
bis das Nettogewicht genau null beträgt. Wenn der Absolutwert des Nettogewichts
größer ist als 0,004 % des vollen Meßbereichs, wird davon ausgegangen, daß sich
ein Wiegegut auf der Zählwaage befindet, und es erfolgt keine Berichtigung. Nach
Wunsch kann auch anstelle von 0,004 % ein anderer Wert angesetzt werden. In jedem
Falle sollte jedoch der gewählte Wert kleiner sein als das veranschlagte Gewicht
von Wiegegut, welches auf der Waage gewogen werden soll. In gleicher Weise läßt
sich ein unterschiedlicher Wert für den Zuwachsbetrag verwenden, um welchen das
Nettogewicht nachgestellt wird. Dieser Wert ist jedoch vorzugsweise wesentlich geringer
als der Bereich, in welchem die Einstellungen erfolgen.
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Im Arbeitsplan von Fig. 7 ist dargestellt, wie die Gewichtsmessungen
erfolgen und die Anzahl der auf der Zählwaage befindlichen
Gegenstände
ermittelt wird. Die Momentangewichtsmessungen des Analog-Digital-Wandlers 79 werden
in die Mikrozentraleinheit eingelesen und in dieser in der vorstehend beschriebenen
Weise gemittelt. Dann wird das Tastenfeld abgetastet, wobei die Gewichtsmessungen
überprüft werden, um festzustellen, ob sich die Waage bewegt. Wenn sich die Waage
nicht bewegt und der Nullschalter 124 geschlossen ist, wird die Zahl Z durch den
Komplementärwert der dann im Totalisierungsregister befindlichen Zahl ersetzt. Das
Nettogewicht wird dann auf den Nullbezugswert geprüft und ggf.
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in der vorstehend beschriebenen Weise gesteigert oder verringert.
Wenn sich die Waage bewegt, erfolgt keine Nullrückstellung und Nettogewichtseinstellung.
Wenn der Bruttogewichtsschalter 121 geschlossen ist, wird die Bruttogewichtsmessung
aus der binären in die binär kodierte Dezimalform umgewandelt und angezeigt. Wenn
der Nettogewichtsschalter geschlossen ist, wird das Nettogewicht in binär kodierte
Dezimalform umgewandelt und dann angezeigt. Wenn der Nettogewichtsschalter nicht
geschlossen ist, wird die Gewichtshöhe überprüft, und wenn das Gewicht den Meßbereich
der Waage überschreitet, erscheint in der Gewichtsanzeige eine entsprechende Anzeige
wie z.B. eine Reihe von Buchstaben E.
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Wenn der Nettogewichtsschalter offen ist, d.h. sich in der Offen-
oder Unterbrechungsstellung befindet und die Gewichtsmessung innerhalb des Meßbereichs
der Waage liegt, wird der durch die Steuerung 111 vorgegebene Maßstabsfaktor gelesen
und das Nettogewicht mit diesem Faktor multipliziert. Dann wird das Nettogewicht
in binär kodierte Dez imalform umgesetzt und auf die gewünschte Anzahl von Stellen
abgerundet.
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Wenn das Nettogewicht negativ ist, erscheint an dieser Stelle die
Gewichtsanzeige, wobei die die Anzahl der auf der Waage befindlichen Gegenstände
anzeigende Zählanzeige unterdrückt wird. Wenn das Nettogewicht positiv ist, wird
die Anzahl der Gegenstände in der nachstehend beschriebenen Weise ermittelt.
Wenn
der Schalter 123 geöffnet ist, werden Anderungen der Gewichts- und Zählmeßwerte
dynamisch angezeigt.
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Bei geschlossenem Schalter 123 erfolgt die Anzeige erst bei Stillstand
der Waage, d.h. sobald sich ein stetiger Zustand eingestellt hat.
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Figur 8 veranschaulicht den Vorgang zur Ermittlung der Anzahl von
Gegenständen. Wenn keine der Tasten 26 für die Vorgabe der Probengröße betätigt
worden ist, unterbleibt die Ermittlung des Zählwerts, so daß lediglich die Gewichtsanzeige
erscheint. Nach Betätigung einer Taste für die Probengröße wird das Gewicht der
auf der Waage befindlichen Probe geprüft, um festzustellen, ob das Gewicht für eine
genaue Bestimmung ausreicht. Bei der hier dargestellten Ausführungsform muß das
Nettogewicht der Probe wenigstens 0,032 % des Meßbereichs entsprechen; ansonsten
wird die Probe zurückgewiesen, und in der Zählanzeige leuchten die Buchstaben "ADD"
(=ADDieren) auf, durch welche angezeigt wird, daß eine größere Probe erforderlich
ist.
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Wenn die Probe ausreichende Größe aufweist und sich die Waage nicht
bewegt, was dadurch angezeigt ist, daß sich die letzte Bruttogewichtsmessung innerhalb
+ 0,004 % des mittleren Bruttogewichts befindet, wird ein Zähler um einen Zuwachsbetrag
weitergeschaltet. Wenn sich 16 aufeinanderfolgende Gewichtsmessungen innerhalb des
vorgegebenen Bereichs befinden, wird dieses Gewicht als Probengewicht gespeichert,
wobei ein Tasten-Kennzeichen erscheint, durch welches angezeigt wird, daß die Probe
gemessen worden ist.
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Wenn während der Bestimmung des Probengewichts eine der Gewichtsmessungen
um mehr als 0,004 % vom Mittelwert abweicht, wird der Zähler auf null rückgestellt,
und dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis 16 aufeinanderfolgende Messungen
innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegen.
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Sobald das Probengewicht bestimmt worden ist, wird das Nettogewicht
eines auf der Waage befindlichen Wiegeguts durch das Probengewicht dividiert und
der Quotient mit der Anzahl von Gegenständen in der Probe multipliziert, wobei der
Multiplikator durch die zur Vorgabe der Probengröße niedergedrückte Taste 26 vorgegeben
worden ist. Die dabei erhaltene Zahl entspricht der Anzahl von Gegenständen, welche
sich auf der Waage befinden. Diese Zahl wird auf den nächsten geradzahligen Zahlenwert
abgerundet und aus der Binärform in die binär kodierte Dezimalform umgewandelt.
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Die Zahl wird angezeigt, wenn sie nicht über 100 000 liegt.
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Wenn dieser Wert überschritten wird, erscheint eine entsprechende
Anzeige, daß der Meßbereich überschritten worden ist, beispielsweise in Form einer
Reihe Buchstaben E in der Zählanzeige.
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Die Arbeitsweise der Zählwaage ist kurz wie folgt: Eine Probe, die
aus acht, sechzehn, zweiunddreißig oder vierundsechzig Gegenständen des zu zählenden
Typs besteht, wird auf die Wiegebühne 14 gelegt, wonach die entsprechende Taste
26 zur Vorgabe der Probengröße betätigt wird. Das Gewicht der Probe wird in der
Gewichtsanzeige 31 dargestellt, wobei die Anzahl der Gegenstände in der Probe gleichzeitig
in der Zählanzeige 32 erscheint. Wenn das Gewicht der Probe für die Zählung zu niedrig
sein sollte, erscheinen in der Zählanzeige die Buchstaben "ADD" , wodurch angezeigt
wird, daß eine größere Probe benötigt wird. Sobald die Probe gemessen worden ist,
können Gegenstände auf die Wiegebühne 14 gelegt oder wieder von dieser weggenommen
werden, wobei die Zählanzeige 32 jeweils die Anzahl der sich auf ihr befindlichen
Gegenstände anzeigt. Zur Einstellung auf eine neue Probe wird entweder die entsprechende
Taste für die Vorgabe der Probengröße oder zuerst die Rückstelltaste 28 und dann
die Taste für die Probengröße betätigt.
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Bei Betätigung der Null- oder Leergewichtstaste 27 werden Gewichts-
und Zählanzeige auf null rückgestellt, wobei das sich in diesem Zeitpunkt auf der
Waage befindliche Gewicht von den nachfolgenden Gewichtsmessungen subtrahiert wird,
so daß diese Nettowerte darstellen. Durch Betätigung der Nulltaste wird jedoch das
gespeicherte Probengewicht nicht verändert.
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Vermittels des Umschalters 36 kann die Bedienungsperson vorgeben,
ob Gewicht und Zählwert durchgehend oder erst nach Stillstand der Waage im stetigen
Zustand derselben angezeigt werden sollen. Durch Betätigung der Druckertaste 29
werden das in diesem Zeitpunkt angezeigte Gewicht und die Zählangabe zu einem mit
der Waage verbundenen Gerät übertragen.
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Bei vielen Zählvorgängen braucht das Gewicht der gezählten Gegenstände
nicht bekannt zu sein, so daß dementsprechend die Gewichtsanzeige ggf. in Fortfall
kommen kann. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Bauteile verringert, und außerdem
kann eine preiswertere Kraftmeßdose verwendet werden, da Absolutgewichtsmessungen
nicht länger erforderlich sind. Auch ohne Gewichtsanzeige lassen sich Gewichtsmessungen
durchführen bei Verwendung einer Probe, deren Gewicht einer Probengröße entspricht,
d.h. also beispielsweise 8, 16, 32 oder 64 kg, g oder englische Pfund. Wenn dann
ein Gewicht von 0,32 kg (oder 0,32 engl. Pfund) auf die Waage gelegt und die Taste
für die Probengröße 32 gedrückt wird, ist die Waagenanzeige in 0,01 kg (bzw. Pfund)-Einheiten
geeicht.
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Wenn beispielsweise ein Wiegegut von 64 g Gewicht auf die Waage gelegt
und die Taste für die Probengröße 64 Stück betätigt wird, erscheinen in der Zählanzeige
Gewichtsmeßwerte in Gramm.
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- Patentansprüche: -
L e e r s e i t e