DE2817205C3 - Preisrechner für eine elektronische Saitenschwinger-Waage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Preisrechner für eine elektronische Saitenschwingerwaage mit zwei Saiten und mit einer Rechnerschaltung und einem Gewichtsspeicher, der die von der Waage gelieferte Gewichtsinformation speichert und bei dem durch eine Kontrollrechnung unter Einschluß der eigentlichen Preisberechnung eine Überprüfung der Rechnerfunktion erfolgt, von deren Ergebnis die Anzeige bzw. das Ausdrucken von Gewicht, Grundpreis, Warenpreis od. dgl. abhängt.

Es handelt sich dabei insbesondere um eine Auswertschaltung für eine Saitenschwingerwaage, die zur Frequenzmessung Tor- und Zählschaltungen derart enthält, daß die Informationen über den Gewichtswert funktionsfehlersicher auf die Datensammelleitung eines Mikroprozessors übertragbar sind.

Derartige fehlergesicherte Übertragungen sind für den Preisrechner einer elektronischen Waage nach der DE-PS 22 44 570 erforderlich, wenn eine Waage mit einer Saitenschwingermeßzelle Verwendung findet. Der Preisrechner besteht dabei aus einer Rechnerschaltung und einem Gewichtsspeicher, der die von der Waage gelieferte Gewichtsinformation speichert und bei dem durch eine Kontrollrechnung vorbestimmten Ergebnisses und unter Einschluß der Ergebnisse der eigentlichen Preisberechnung eine Überprüfung der Rechnerfunktion erfolgt, von deren Ergebnis die Anzeige bzw. der Abdruck von Gewicht, Grundpreis und Warenpreis abhängt, indem ein zweiter Gewichtsspeicher vorhanden ist, der den von der Waage festgestellten Gewiehtswert komplementär »um ersten Gewichtsspeicher speichert An beide Gewichtssppicher ist die Rechnerschaltung angeschlossen, die nacheinander eine Preisberechnung und eine Kontrollrechnung mit einem um Eins erhöhten Grundpreis ausführt und ein Kontrollspeicher, in den schrittweise

ίο die Ergebnisse von Preis- und Kontrollrechnung eingegeben werden und der an seinem Ausgang ein davon abhängiges Signal ausgibt In modernen Preisrechnern wird die logische und arithmetische Operation und für den Speicherverkehr ein Mikroprozessor verwendet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vom Warengewicht auf der Waage abhängige Frequenzänderung der Saitensehwingung des Meßsystems so über die Datensammelleitung in den Mikroprozessor zu übertragen, daß die von ihm gespeicherten, zueinander komplementären Gewichtswerte im Falle einer fehlerhaften Übertragung durch die Ergebnisse von Preis- und Kontrollrechnung am Ausgang des Kontrollspeichers erkannt werden.

Die Grundidee der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet; Anspruch 2 gibt eine zweckmäßige Ausgestaltung in Einzelheiten an.

Die Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend an Hand der F i g. 1 bis 4 beschrieben. Dabei stellt

F ι g. 1 den Aufbau einer Saitenschwingerwaage schematisch dar;

F i g. 2 gibt die Oszillatorschaltung für die Schwingungserregung wieder;

F i g. 3 zeigt die Auswertschaltung, und
F i g. 4 ist ein Zeitdiagramm.

Waagen mit Saitenschwinger als Meßwertgeber bestehen nach F i g. 1 aus einem Grundwerk l.das aus in Pfannen und Schneiden gelagerten Hebeln besteht, die die von der zu wiegenden Masse 2 ausgeübte Gewichtskraft durch den Zughebel 3 auf das Saitenschwingersystem übertragen. Das Saitenschwingersystem wird aus den beiden Saiten 4 und 5 gebildet, die durch die Gewichtskraft der Masse 6 vorgespannt sind.

Unter dem Einfluß der Gewichtskraft der zu bestimmenden Masse 2 wird die Saite 4 entlastet und die Saite 5 zusätzlich belastet. Das Verhältnis der Eigenfrequenzen der Saiten 4 und 5 ist in gewissen Lastbereichen sehr genau eine lineare Funktion der Gewichtskraft der Masse 2, wenn die Saite 5 dreimal mehr zusätzlich gespannt wird als die Saite 4 entspannt wird. Das wird durch eine geeignete Geometrie der Aufhängung 3 erreicht. Die Erregung der Eigenfrequenz der Saiten 4 und 5 erfolgt nach F i g. 2 in je einer Brückenschaltung 7, deren Differenzspannung einem Breitbandverstärker 8 zugeführt wird. Seine Ausgangsspannung wird über die

.. Brücke rückgekoppelt. Die Eigenfrequenz /der Saiten 4 und 5, die mit /4 und /5 bezeichnet werden, liegen in einer bevorzugten Ausführung bei 15 kHz und ändern sich bei Belastung des Grundwerkes 1 mit 5 kg um etwa +12% bzw. -4%. In diesem Bereich ist das Frequenzverhäitnis /4//5 innerhalb 0.2% proportional zur Gewichtskraft der Masse 2,

Die Frequenzen fs, und /5 werden in je einem Schmitt-Trigger in eine Rechteckform gebracht und in der Auswertschaltung der Fig.3 zur Ermittlung des Gewichtswertes benutzt. Der Gewichtswert G der Masse 2 ist:

wenn die Frequenzen, die sich aus der Belastung des Saitenschwingersystems nur mit der Gewichtskralt Gb der Masse des Grundwerkes ergeben, gestrichen gekennzeichnet werden. K ist ein von der mechanischen Konfiguration abhängiger konstanter Faktor, dessen Größe aus dem tatsächlichen Frequenzverhältnis für eine Eichmasse als Masse 2 bestimmt und programmiert wird. In der bevorzugten Ausführung ist er ??,?0S kg.

In der Auswertschaltung sind zwei binäre Impulszähler 9 und 10 vorhanden. Der Zähler 9 zählt die Rechtecksignale der Frequenz /4. In Verbindung mit der Freigabeleitung 11 zählt Zähler 10 die Signale der Frequenz fs. Wird an den Eingang 12 ein Freigabesignal gelegt, so beginnt der Zähler 9 mit der nächsten 1/0-Flanke des Rechtecksignals der Fi^quenz A zu zählen. Gleichzeitig schaltet der invertierte Ausgang 13 um, so daß die Zählung der 1/0-Flanken der Rechtecksignale der Frequenz fs durch den Zähler 10 ermöglicht ist, da der Freigabeeingang 11 umgeschaltet wird. Damit ist sichergestellt, daß der Zeitpunkt, an dem der Zähler 9 zu zählen beginnt, vor dem Zeitpunkt liegt, an dem der Zähler 10 beginnen kann.

Es gibt einen justierbaren Zustand, bei dem die Frequenzen /4 und fs gleich groß sind, so daß bereits die Verbindung des Saitenschwingersystems mit dem Grundwerk eine Belastung mit der Gewichtskraft der Masse des Grundwerkes ist. Damit ist im gesamten Wägebereich fs>f^ mit der Folge, daß bei gleichem Zählvolumen der Zähler 9 und 10 der Zähler 10 eher ein Übertragssignal am Ausgang 15 abgibt als der Zähler 9 am Ausgang 14.

Werden beide Zähler 9 und 10 so voreingestellt, daß der erste Zählimpuls den Ausgang 14 bzw. 15 umschaltet und nach N Impulsen, wobei Ndas Zählvolumen angibt, der Ausgang 14 bzw. 15 wieder zurückgeschaltet hat, so entsteht ein Zeitdiagramm, wie es in F i g. 4 dargestellt ist Die Zeiten ΤΊ und Ti sind umgekehrt proportional zu den Frequenzen /4 und fs,, die Summe der Zeiten Γ3 und Ti, die gleich Γι — Ti ist, proportional zur relativen Frequenzdifferenz fs — f*IU ■ fs-

Die Zeiten Ti, Ti, Ti Ti werden gemessen, indem die Ausgänge 14 und 15 mit je einer Torschaltung 16 und 17 einzeln, verknüpft jedoch mit einem Gatter 18 verbunden sind, an deren weitere Eingänge ein Taktsignal Φ angelegt ist Die Frequenz Φ dieses Taktsignals ist groß, beispielsweise 150mal größer als die Frequenzen U und fs, um eine genaue Zeitmessung zu erreichen bei relativ kurzen Meßzeiten. Die Torschaltungen 16 und 17 bewirken, daß an ihrem Ausgang 19 bzw. 20 Impulse des Taktes Φ nur auftreten, solange die Ausgänge 14 bzw. 15 der Zähler 9 bzw. 10 umgeschaltet sind. Die Anzahl der Impulse am Ausgang 19 bzw. 20, die mit πι und D₂ bezeichnet werden, ist damit direkt proportional den Zeiten TJ und Ti und daher auch umgekehrt proportional zu /4 und fs. Die Schaltung des Gatters 18 ist hingegen so getroffen, daß an seinem Ausgang 21 Impulse des Taktes Φ nur auftreten, wenn der Ausgang 14 des Zählers 9 umgeschaltet, der des Zählers 10 am Ausgang 15 jedoch nicht umgeschaltet hat Die Anzahl der Impulse rtj am Ausgang 21 ist somit proportional Ti-Ti und damit auch umgekehrt proportional zur relativen Frequenzdifferenz von U und fs.

Der Gewichtswert der Masse 2 läßt sich dann durch Zählung der Impulse an den Ausgängen 19, 20, 21 auf zwei Arten bestimmen:

r ν "1 - "2 r

Cj = K₁ G₀

lit

"2

wobei entsprechend für die Grundlast Gq verfahren wird. Dazu ist es nur notwendig, die Impulse zu zählen, wie es gemäß F i g. 3 durch die Zähler 22 für n\, Zähler 23 für n₂ und Zähler 24 für n₃ geschieht Dabei kann das Zählvolumen der Zähler 22, 23, 24 groß genug sein, um alle Impulse aufzuzählen oder um so viel geringer, als über Unterbrechungsanforderungen auf der Leitung 25, die von den Übertragen der Zähler 22,23,24 kaskadiert geschaltet wird, der Mikroprozessor 26 mit einem Speicher 27, die Anzahl der Überträge zählt Dann ist der Zählwert ny, n₂; n₃ gleich der Anzahl der betreffenden Überträge, multipliziert mit dem Zählvolumen der Zähler 22, 23, 24, zuzüglich des am Ende des Zeitabschnittes Γι bzw. Ti verbleibenden Zählerstandes. Diese Zählerstände, die wegen der begrenzten Anzahl von Übertragungszählungen, die der Mikroprozessor wegen seiner relativ zur Taktfrequenz Φ geringen Arbeitsgeschwindigkeit ausführen kann, umfassen mehrere Bits, in der bevorzugten Ausführung ein Byte zu acht Bit. Durch geeignete Programmschritte des Mikroprozessors 26 wird die Torschaltung 28 über die Adreßleitung 29 veranlaßt, die Zählerstände byte-seriell auf die Datenleitung 30 zu schalten und sie damit dem Mikroprozessor zur Speicherung in zwei Gewichtsspeichern zu übertragen. Die Verarbeitung ist die Errechnung der beiden Gewichtswerte G und G'aus n\ und n₂ einerseits, n₃ und n₂ andererseits, wobei letztere so ausgeführt wird, daß die Gewichtswerte zahlenmäßig zueinander komplementär sind.

Die Übertragung von it\, n₂, n₃ oder die Funktion der Zähler 22, 23, 24 kann gestört sein, indem ?. B. eine Verbindungsleitung defekt ist. Das hat zur Folge, daß mindestens einer der Zählwerte n,, n₂, n₃ verfälscht in die Meßwertverarbeitung durch den Mikroprozessor eingegeben wird. Ist jedoch einer von ihnen falsch, so wird die Differenz n\— n₂ ungleich n₃, und es lassen sich nur Gewichtswerte speichern, für die G Φ C ist Ihre unterschiedliche Größe bewirkt in der Preisrechenroutine der eingangs erwähnten Art, daß das Ergebnis der Kontrollrechnung die Verwertung der Werte zur Anzeige bzw. zum Abdruck verhindert.

Statt mit der Differenz der beiden Frequenzen zu arbeiten, besteht auch die Möglichkeit, andere arithmetische Verknüpfungen bzw. andere Funktionen dieser beiden Frequenzen zu erfassen und gleichwertig zu verarbeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Preisrechner für eine elektronische Saitenschwingerwaage mit zwei Saiten und mit einer Rechnerschaltung und einem Gewichtsspeicher, der die von der Waage gelieferte Gewichtsinformation speichert und bei dem durch eine Kontrollrechnung unter Einschluß der eigentlichen Preisberechnung eine Überprüfung der Rechnerfunktion erfolgt, von deren Ergebnis die Anzeige bzw. das Ausdrucken von Gewicht, Grundpreis, Warenpreis od. dgl. abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß ständig sowohl die Frequenzen der beiden Saiten als auch die 'Differenz dieser beiden Frequenzen gemessen, v/erden, und daß nur dann das Ergebnis angezeigt bzw. ausgedruckt wird, wenn die Differenz (n\ — i22) der beiden Frequenzen nut dem gemessenen Differenzwert (ni) in der Kontrollrechnung in einer bestimmten Relation zueinander stehen.

2. Preisrechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnerschaltung (siehe Fig.3) je einen Zähler (9, 10) zum Zählen der Schwingungen der beiden Saiten (4,5) aufweist, daß diesen zwei Zählern über je eine Torschaltung drei weitere Zähler (22, 23, 24) nachgeschaltet sind und daß die Torschaltungen eingangsseitig derart miteinander verkettet sind, daß der Inhalt der drei weiteren Zähler jeweils proportional zur Schwingfrequenz der ersten Saite bzw. zur Schwingfrequenz der zweiten Saite bzw. zur Differenz dieser beiden Frequenzen ist.