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Meßeinrichtung zur Messung der Börderstärke
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einer Dosier- oder Förderbandwaage Die Erfindung betrifft eine elektronische
Meßeinrichtung zur Messung der Förderstärke einer Dosiert oder- Förderbandwaage,
die mit einem Iastaufnehmer in Verbindung steht sowie mit einem Drehzahlaufnehmer,
der eine der Bandgeschwindigkeit proportionale Größe an eine Multipliziereinrichtung
gibt, in welcher die geschwindigkeitsproportionale Größe mit einer vom Dastaufnehmer
gelieferten lastproportionalen Größe multipliziert wird0 Im Regelkreis einer geschwindigkeitsgeregelten
Dosierbandwaage (z.B. deutsche Auslegeschrift 2 051 199) ist eine solche Meßeinrichtung
angeordnet mit zwei mit dem Förderband in Verbindung stehenden Neßstellen, nämlich
einem Iastaufnehmer und einem Drehzahlgeber. Beide Meßstellen sind mit einer Multipliziereinrichtung
verbunden, in welcher die vom Drehzahlgeber gelieferte geschwindigkeitsproportionale
Größe
mit der vom Lastaufnehmer gelieferten lastproportionalen Größe multipliziert wird.
Der so erhaltene Wert ist ein Maß für die gravimetrische Ist -Förderstärke des Förderbandes.
Dieser Wert wird mit einem von einem Sollwertgeber angegebenen Sollwert in einem
Vergleicher verglichen; bei einem erhaltenen Differenwert wird der Antriebsmotor
der Dosierbandwaage angesteuert und die Geschwindigkeit des Förderbandes geändert.
Es versteht sich, daß diese Regelung von der Genauigkeit und Iangzeitstabilität
der Messung sowohl der Pandbelastung bzw.
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Bandbelegung als auch der Pandgeschwindigkeit abhängt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine geregelte Dosier-
oder Förderbandwaage eine Meßeinrichtung zu schaffen, die eine genaue und zeitstabile
Messung der Meßgrößen ermöglicht und die aber trotzdem betriebssicher arbeitet und
nicht kostenaufwendig ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Messeinrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Multipliziereinrichtung eine mit dem
Drehzahlaufnehmer verbundene ImpulsstuXe aufweist und daß der Multipliziereinrichtung
ein Spannungs - Frequenz - Wandler mit ebenfalls
einer Impuisstufe
nachgeschaltet ist, wobei beide Impulsstufen an den Ausgang eines Oszillators angeschlossen
sind, von dem die zur Multiplikation und zur Spannungs - Frequenz -Wandlung erforderlichen
Vergleichsimpulse abgeleitet werden.
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Während bei bisher bekannten Meßeinrichtungen die Stabilität des Meßergebnisses
von relativ in stabilen Bauelementen wie z.3. Kondensatoren abhängig ist, wird bei
der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung die Stabilität nur durch Widerstände bestimmt,
die mit hoher Stabilität hergestellt werden können. Gleichung (1) beschreibt den
mathematischen Zusammenhang: (1) fi = Ue R4 R2 ft Ur # R3 @ R1 wobei fi = Ausgangsfrequenz
der Meßeinrichtung Ue = Eingangsspannung Ur = Referenzspannung ft = Tachometerfrequenz
R1, R2, R3, R4 = Widerstände gemäß Blockschaltbild Wie aus der Gleichung ersichtlich,
hat die Frequenz des
Oszilators keinen Einfluß auf die Ausgangsfrequenz
fi, welche die Meßgröße darstellt, mit der ein Stellglied des Regelkreises einer
Dosierbandwaage angesteuert werden kann.
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Ue ist von der Speisespannung Us des Lastaufnehmers 10 und von der
auf den Lastaufnehmer wirkenden Last P abhängig.
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Da die Referenzspannung Ur über den Impedanzwandler 24 auch in Abhängigkeit
von der Speisespannung Us gebracht wird, hat die Höhe bzw. Stabilität von Us keinen
Einfluß auf die Ausgangsgröße fi. Es ist (2) fi = R4 # R2 # P# ft # a, wobei ein
Proportionali-R3 # R1 tätsfaktor ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Multipliziereinrichtung
aus einer dem Drehzahlaufnehmer, zum Beispiel Tachometer nachgeschalteten Impulsstufe
und aus einer dem Lastaufnehmer, zum Beispiel elektrischen Dehnungsmeßstreifen nachgeschalteten
Schaltstufe, durch welche die Ausgangsspannung des Lastaufnehmers mit der Frequenz
des Drehzahlaufnehmers multipliziert wird durch Tastung der Schaltstufe im Rhytmus
der Drehzahl-aufnehmerfrequenz über eine Zeit, die einem konstanten Vielfachen der
Periodendauer des Oszillators entspricht.
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Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden weiterhin anhand
der Zeichnung näher erläutert, welche ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
elektronischen Meßeinrichtung zur Messung der Förderstärke einer Dosier- oder Förderbandwaage
zeigt.
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Die gravimetrische Fördermenge bzw. Förderstärke einer Dosier- oder
Förderbandwaage ist proportional dem Produkt aus Bandgeschwindigkeit und Bandbelegung.
Das Dosierband selbst ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Messung der Bandbelegung
erfolgt über einen mit dem Förderband in Verbindung stehenden elektromechanischen
Lastaufnehmer 10, zum Beispiel Dehnungsmeßstreifen - Lastaufnehmer. Der Lastaufnehmer
wird durch eine Konstant - Spannungsquelle 11 gespeist. Die Ausgangsspannung des
Lastaufnehmers 10 wird in einem nachgeschalteten Meßverstärker 12 verstärkt und
über einen Widerstand R1 einer Schaltstufe 14 zugeführt.
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Die Messung der Bandgeschwindigkeit erfolgt durch einen Kontakt- und
berührungslos arbeitenden magnetischen oder optischen Drehzahlaufnehmer 15, z.B.
Digital-Tachometer.
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Die abgegebene Impulsfolge ist proportional der Geschwindigkeit des
Dosierbandes und die Tachometerfrequenz ft wird einer Impulsstufe 16 zugeleitet.
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Die Multiplikation der geschwindigkeitsproportionalen Größe mit der
lastproportionalen Größe erfolgt durch Tastung der Schaltstufe 14 im Rhytmus der
Tachometerfrequenz über eine Zeit, die einem konstanten Vielfaden der Periodendauer
eines Oszillators 17 entspricht, mit dem die Impulsstufe 16 verbunden ist. Durch
einen der Schaltstufe 14 des Multiplizierers 14, 16 nachgeschalteten Tiefpaß 18
mit Widerstand R2 wird der Mittelwert der Ausgangsspannung des Multiplizierers gebildet.
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Diese Ausgangs spannung wird über einen Widerstand R3 dem Eingang
eines Integrators 20 zugeführt. Erreicht dessen Ausgangsspannung die Schwellspannung
eines nachgeschalteten Komparators 21, so wird eine nachgeschaltete Impulsstufe
22 getriggert und gleichzeitig eine Schaltstufe 23 durchgeschaltet. Die Durchschaltung
bewirkt eine Entladung des Integrators 20 durch einen Strom, der von der Ausgangsspannung
eines Impedanzwandlers 24 abhängig ist, der einerseits mit dem Eingang des Lastaufnehmers
10 bzw. mit der Spannungsquelle 11 und der andererseits über einen Widerstand R4
und über die Schaltstufe 23 mit dem Integrator 20 verbunden ist. Der Impedanzwandler
24, die Schaltstufe 23, der Intregrator 20, der Komparator 21 und die Impulsstufe
22
bilden einen Spannungs-Frequenz-Wandler, dessen Ausgangsfrequenz
fi der Eingangsspannung und der Frequenz des Oszillators 17 proportional ist.
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Der Vorgang der Triggerung der Impulsstufe 22, der Durchschaltung
der Schaltstufe 23 und der Entladung des Integrators 20 wiederholt sich zyklisch.
Die Ausgangsfrequenz fi der Impulsstufe 22 ist der am Ausgang des Tiefpasses 18
anstehenden Spannung proportional. Die mit dem Oszillator 17 verbundene Impulsstufe
22 arbeitet in gleicher Weise wie die Impulsstufe 16. Mit dem Impedanzwandler 24
wird die Speisespannung Us des Lastaufnehmers 10 abgetastet, so daß die Ausgangsfrequenz
fi der Impulsstufe 22 unabhängig von der Konstanz der Spannungsquelle 11 wird.
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Die Ausgangsgröße des Multiplizierers 14, 16, in welchem die verstärkte
Ausgangsspannung des Lastaufnehmers 10 mit der Tachometerfrequenz ft multipliziert
wird, ist der Eingangsspannung und der Frequenz des Drehzahlaufnehmers 15 proportional
und der Frequenz des Oszillators 17 umgekehrt proportional. Da der Spannungs-Frequenz-Wandler
th, 23, 20, 21, 22 dem Multiplizierer 14, 16 nachgeschaltet ist, hat die Oszillatorfrequenz
aufgrund der geschilderten Zusammenhänge
keinen Einfluß auf die
das Meßergebnis darstellende Ausgangsfrequenz des Spannungs-Frequenz-Wandlers, da
sowohl für die Impulsstufe 16 als auch für die Impulsstufe 22 < der Oszillator
17 als Zeitbasis verwendet wird, Mit einem Teiler 26 wird die Ausgangsfrequenz fi
der Meßeinrichtung auf den erfoderlichen Wert für einen Mengenzähler 27 herabgesetst.
Die Anzahl der vom Zähler 17 registrierten Impulse entspricht der von der Dosierbandwaage
geförderten Menge. Die Ausgangsfrequenz der Impulstufe 22 entapricht der Pörderstärke.
Zur Darstellung der Pörderstärke an einer Anzeigeeinrichtung 28 werden mittela Teiler
29 festgelegtes Zeitintervall die Impulse der Impulsstufe 22 in einen Zähler 30
eingezählt. Nach Beendigung des Zeitintervalles wird mit Hilfe einer Impulastute
31 der Zählerinhalt in einen Speicher 32 übertragen und durch einen Foleimpuls aus
einer Impulsatufe 33 der Zähler 30 gelöscht. Dieser Vorgang wird laufend wiederholt.
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Die im Blockschaltbild dargestellten Blemeote 23, 20, 21, 22, 24,
17, 29, 31, 33, 30, 32 und 28 bilden zusammen einen Analog-Digital-Wandler, der
nach dem Prinzip der Ladungskompensation arbeitet und geeignet ist, die Pörderstärke
einer Dosierbandwaage oder Pörderbandwaage darzustellen.
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Patentansprüche
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