DE3136171C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bekannte Waagen weisen eine bewegbar von einem Gestell gehaltene Waagschale, einen Lagesensor, um deren Lage bezüglich des Gestells zu ermitteln, und einen elektro­ dynamischen Kraftkompensator auf, der aus einem am Ge­ stell befestigten Permanetmagneten und einer bezüglich diesem bewegbaren, mit der Waagschale verbundenen Spule gebildet ist. Ferner ist ein mit dem Lagesensor und der Spule verbundener Elektronikteil vorhanden. Beim Wägen wird der Spule durch eine im Elektronikteil vorhandene Regelschaltung ein Strom zugeführt und derart eingeregelt, daß die Spule und Waagschale trotz der Belastung der letzteren in ihrer Ruhelage gehalten werden. Der der Spule zugeführte Strom ist dann ein Maß für das zu be­ stimmende Gewicht.

Wenn der Spule ein Gleichstrom zugeführt wird, ist dessen Größe proportional zum Gewicht. Dementsprechend nimmt auch die in der Spule in Wärme umgewandelte, elektrische Leistung mit wachsendem Gewicht zu. Diese vom Gewicht ab­ hängige Wärmeerzeugung kann aus verschiedenen Gründen Meßfehler verursachen. Es sind nun auch verschiedene Ein­ richtungen bekannt, mit denen derartige Meßfehler eliminiert werden sollen.

In der Schweizer-Patentschrift 6 11 418 ist eine Waage ge­ offenbart, bei der mit Temperaturfühlern an verschiedenen Stellen die lokalen Temperaturen gemessen, gemittelt und dann für die Durchführung einer Korrektur verwendet werden. Durch diese Lösung wird also die Änderung der Wärmeer­ zeugung nicht verhindert und es ist auch nicht möglich, die durch die Änderung der Wärmeerzeugung entstehenden Fehler vollständig auszuschalten.

Aus der deutschen Auslegeschrift 27 22 093 ist nun eine Waage bekannt, bei der die in der Spule erzeugte Ver­ lustwärme unabhängig von der Größe der zu wägenden Last ist. Bei dieser Waage wird der zur Kraftkompensation die­ nenden Spule nicht ein Gleichstrom, sondern ein Wechsel­ strom mit aufeinanderfolgenden positiven und negativen Im­ pulsen zugeführt, deren Amplituden unabhängig vom Gewicht konstant bleiben. Durch Regeln des Breitenverhältnisses zwischen den positiven und den negativen Impulsen können die über eine ganze Periode gemittelten, magnetischen Feld­ stärken und Kräfte verändert werden. Da die momentanen Kräfte bei jedem Stromimpuls ihre Richtung ändern, entstehen starke Wechselkräfte, die die Biegelager und andere Elemente der Waage stark beanspruchen. Ferner können störende Geräusche entstehen.

Aus der schweizerischen Patentschrift 6 13 279 ist es unter anderem bekannt, eine Waage zusätzlich zur Spulen- Wicklung, der ein zur Kraftkompensation dienender Gleich­ strom zugeführt wird, noch mit einer zweiten, bifilaren Spulen-Wicklung zu versehen. Dieser wird beim Benutzen der Waage ein Gleichstrom zugeführt, dessen Größe in Ab­ hängigkeit vom gewogenen Gewicht so bemessen ist, daß die Summe der in den beiden Wicklungen erzeugten Wärme­ leistungen eine vom Gewicht unabhängige, konstante Größe hat. Da eine bifilare Wicklung in der Praxis nie wirklich ideal bifilar ist, erzeugt also auch der der bifilaren Wicklung zugeführte Strom noch eine gewisse Kraft, die einen Meß­ fehler verursacht. Da die von den Strömen in den Wicklungen erzeugten Wärmeleistungen proportional zum Quadrat der Stromstärke sind, geht insbesondere auch der angestrebte, lineare Zusammenhang zwischen dem die Waagschale be­ lastenden Gewicht und dem zur Kraftkompensation zugeführten Strom verloren.

Die Erfindung hat sich nun zum Ziel gesetzt, eine Ein­ richtung zum Messen von Kräften und insbesondere Ge­ wichten zu schaffen, bei der im Kraftkompensator ent­ stehende Wärmeverluste von der Größe der Kraft unab­ hängig sind. Dabei sollen aber weder nennenswerte Wechsel­ kräfte erzeugt werden, noch merkbare Meßfehler und insbesondere Linearitätsabweichungen entstehen.

Dieses Ziel wird durch eine Einrichtung der einleitend genannten Art gelöst, wobei die Erfindung ausgehend von der aus der Schweizerpatentschrift 6 13 279 bekannten Ein­ richtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Einrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann den Wicklungen zusätzlich zu dem zur Kraftkompensation dienenden Gleichstrom bzw. den zur Kraftkompensation dienen­ den Gleichströmen mindestens noch ein Wechselstrom zugeführt werden, der in Abhängigkeit von der zu messenden und zu kom­ pensierenden Kraft derart eingestellt wird, daß die im Kraftkompensator anfallende Gesamt-Verlustwärmeleistung von der Größe der Kraft unabhängig ist. Dieser Wechselstrom kann derart durch die Wicklungen geschickt werden, daß sich seine Wechseldurchflutungen im wesentlichen kompensieren. Es werden daher auch fast keine Wechselkräfte erzeugt.

Es ist zwar bei der praktischen Verwirklichung der Ein­ richtung im allgemeinen kaum möglich, Wicklungen derart herzustellen, daß der diese durchströmende Wechselstrom bzw. die diese durchströmenden Wechselströme sich vollständig kompensierende Durchflutungen erzeugen. Die sich nicht kompen­ sierenden Reste der Wechseldurchflutungen und Wechselkräfte können jedoch ohne weiteres sehr viel kleiner gehalten werden, als die bei einer Waage gemäß der deutschen Auslegeschrift 27 22 093 entstehenden Wechseldurchflutungen und -kräfte.

Da es sich bei den bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verbleibenden, d. h. nicht-kompensierten Wechselkräften eben um Kräfte handelt, deren Richtungen abwechselnd ändern, kompensieren sie sich bei Mitteilung über eine ganze Periode. Im Gegensatz zu der aus der schweizerischen Patentschrift 6 13 279 bekannten Waage, bei der Bifilari­ täts-Abweichungen eine beträchtliche Nichtlinearität zur Folge haben, bewirken kleine Ungleichheiten der Wicklungen bei der erfindungsgemäßen Einrichtung keine merkbare Nichtlinearität.

Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigt die

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Waage sowie ein Blockschema von deren Elektronikteil, die

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Abschnitt der Spulen-Wicklungen, in größerem Maßstab, die

Fig. 3 ein Schaltschema von einigen Elementen des Elektronikteils, die

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Ströme beim Wägen einer Last und die

Fig. 5 ein dem in der Fig. 4 dargestellten Diagramm entsprechendes Diagramm, aber beim Wägen einer schwereren Last.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zum Messen von Kräften, nämlich eine Waage dargestellt. Diese weist ein Gehäuse auf, das zusammen mit den Teilen 3, 5 und weiteren, starr miteinander verbundenen Teilen den festen Support 1 der Waage bildet. An diesem ist mit eine Parallelführung bildenden und mit Biegegelenken 9 versehenen Lenkern 7 ein Kraftaufnehmer 11 vertikal bewegbar gehalten, der an seinem oberen Ende mit einer Waagschale 13 zum Tragen der zu wägenden Last versehen ist.

Ein als Ganzes mit 21 bezeichneter, elektrodynamischer Kraftkompensator weist einen am Support-Teil 3 befestigten Magneten 23 auf, der als Topfmagnet ausgebildet ist und einen permanentmagnetischen Kern 25 aufweist, während der eigentliche Topf aus magnetisch weichem Material besteht. Der eine Rand des Topfes begrenzt zusammen mit einer am freien Ende des Kerns 25 angeordneten Polscheibe einen kreisringförmigen Luftspalt 27. Der Kraftkompensator 21 weist ferner eine Spule 29 mit einem starr am Kraftauf­ nehmer 11 befestigten, aus nicht-ferromagnetischem Material bestehenden Spulenkörper 31 und zwei sich minde­ stens im wesentlichen im Luftspalt 27 befindenden Wicklungen 33 und 35 auf. Die beiden Anschlüsse der Wicklung 33 sind mit 33 a und 33 b und die beiden Anschlüsse der Wicklung 35 mit 35 a und 35 b bezeichnet.

Die beiden Spulen-Wicklungen 33 und 35 sind räumlich möglichst nahe beieinander angeordnet. Die beiden Wicklungen 33, 35 sind ferner derart ausgebildet, daß sie, wenn sie von identischen Gleichströmen gleichsinnig durch­ strömt werden, Magnetfelder erzeugen, die in bezug auf ihre Stärke und räumliche Verteilung möglichst identisch sind. Insbesondere sollen die zwei parallel zur Achse der Mehrfach-Spule 29 gerichteten Kräfte, die infolge der Wechselwirkung zwischen den von den Wicklungen erzeugten Magnetfeldern mit dem vom Magnet 23 erzeugten Feld ent­ stehen, im wesentlichen die gleiche Richtung und Größe haben. Die genannten Kräfte sollen dabei höchstens 20%, zweckmäßigerweise höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 2% voneinander abweichen. Des weiteren soll die induktive Kopplung zwischen den beiden Wicklungen 33 und 35 möglichst groß sein. Der Kopplungsfaktor soll mindestens 0,8 vor­ zugsweise mindestens 0,9 und beispielsweise 0,98 bis 1 betragen. Ferner sind auch die ohmschen Widerstände der beiden Wicklungen mindestens annähernd gleich groß.

Die beiden Wicklungen 33 und 35 haben zweckmäßigerweise die gleiche Anzahl Windungen. Sie können beispielsweise gemäß der Fig. 2 derart gewickelt sein, daß in jeder Lage der Wicklung jeweils eine Windung 33 c der Wicklung 33 neben einer Windung 35 c der Wicklung 35 liegt. Eine andere Möglichkeit bestände darin, die beiden Wicklungen derart anzufertigen, daß abwechselnd eine Lage Windungen der Wicklung 35 und eine Lage Windungen der Wicklung 33 aufeinanderfolgen.

Die Waage ist mit einem Elektronikteil 41 versehen. Dieser weist eine mit dem Lagesensor 37 verbundene Lage-Erfassungs- Schaltung 43 auf. Deren Ausgang ist mit einem Gleichstrom­ regler 45 verbunden. Eine als Ganzes mit 47 bezeichnete, steuerbare Wechselstromquelle weist einen steuerbaren Impulsgeber 49 und einen Stromwandler 51 mit einer mit dem Ausgang des Impulsgebers 49 verbundenen Primärwicklung 51 a und einer Sekundärwicklung 51 b auf. Die beiden End- Anschlüsse der Sekundärwicklung 51 b sind mit 51 c bzw. 51 d bezeichnet. Der End-Anschluß 51 c ist mit dem einen An­ schluß 33 a der Spulen-Wicklung 33 und der End-Anschluß 51 d mit dem Anschluß 35 a der Spulen-Wicklung 35 verbunden. Die Sekundärwicklung 51 b ist ferner noch mit einer Mittel- Anzapfung 51 e versehen, die an den Ausgang des Gleichstrom­ reglers 45 angeschlossen ist. Die beiden anderen Anschlüsse 33 b und 35 b der Wicklung 33 bzw. 35 sind miteinander und über eine Strom-Mess-Schaltung 53, die unter anderem einen Analog/Digital-Wandler enthält, mit der elektrischen Masse verbunden. Der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers ist mit einem digitalen Anzeigeteil 55 verbunden. Ein Aus­ gang der Strom-Mess-Schaltung 53 ist mit dem Eingang des Impulsgebers 49 verbunden.

Der Impulsgeber 49 weist eine in der Fig. 3 dargestellte Konstant-Gleichstromquelle 61 auf, deren Ausgang über ein bei­ spielsweise elektronisches Schaltorgan 63 wahlweise direkt oder über die Stromwandler-Primärwicklung 51 a mit der elektrischen Masse verbindbar ist. Die von einem Ausgang der Strom-Mess-Schaltung 53 zum Impulsgeber 49 führende Verbindung ist mit dem Steuer-Eingang eines zum Impuls­ geber 49 gehörenden Zeitgebers 65 verbunden. Dessen Aus­ gang ist mit dem Steuer-Eingang des Schaltorgans 63 ver­ bunden.

Bei unbelasteter Waagschale 13 befindet sich der Kraftauf­ nehmer 11 und die Mehrfach-Spule 29 bezüglich des Supports 1 in einer vorgegebenen Ruhelage. Wenn nun eine zu wägende Last auf die Waagschale 13 gebracht wird, ist diese Last bestrebt, den Kraftaufnehmer und die Spule nach unten aus­ zulenken. Diese Auslenkung wird mittels des Lagesensors 37 erfaßt. Der Regler 45 führt dann der Mittel-Anzapfung 51 e der Stromwandler-Sekundärwicklung 51 b einen Gleichstrom I ₁ zu. Dieser wird in zwei mindestens annähernd gleich große Teile aufgezweigt, von den jeder durch eine der Wicklungen 33 bzw. 35 hindurch geleitet wird. Bei den Anschlüssen 33 b, 35 b werden die beiden Gleichstrom-Teile wieder vereinigt und gelangen dann über die Strom-Mess- Schaltung 53 und die elektrischen Masseverbindungen zum Regler 45 zurück. Die beiden Gleichstrom-Hälften erzeugen in der Spule 29 zwei weitgehend identische, magnetische Felder, die zusammen mit dem vom Magneten 23 erzeugten Magnetfeld eine der Auslenkung des Kraftaufnehmers 11 ent­ gegenwirkende Kraft erzeugen. Der Regler 45 regelt den Gleichstrom I ₁ derart, daß der Kraftaufnehmer auch bei be­ lasteter Waagschale praktisch in seiner Ruhelage bleibt. Der Gleichstrom I ₁ ist proportional zum Gewicht der sich auf der Waagschale befindenden Last. (Falls die Waage der­ art konzipiert sein sollte, daß bereits bei lastfreier Waagschale ein Gleichstrom fließt, ist mindestens noch der Differenzstrom zwischen belastetem und unbelastetem Zustand proportional zum Gewicht.) Die Strom-Mess-Schal­ tung 53 führt dann dem Anzeigeteil 55 ein die Größe von I ₁ darstellendes Digital-Signal zu, so daß der Anzeigeteil das Gewicht der zu messenden Last anzeigt. Die Waage ist im übrigen derart konzipiert, daß der Betrag des Gleichstroms im vorgesehenen Wägebereich unter einem Wert I _o bleibt.

Den beiden Wicklungen 33, 35 wird nun zusätzlich zum Gleichstrom von den beiden End-Anschlüssen 51 c, 51 d der Stromwandler-Sekundärwicklung 51 b her noch ein Wechsel­ strom zugeführt, dessen momentane Größe den Wert I ₃ habe. Der Wechselstrom tritt beispielsweise beim Anschluß 33 a in die Wicklung 33 ein, durchströmt zuerst die Wicklung 33 und danach im entgegengesetzten Umlauf- oder Drehsinn die Wicklung 35, aus der er beim Anschluß 35 a wieder austritt. Der momentane Strom hat also beispielsweise in der Wicklung 33 die Größe I ₁/2 + I ₃ und in der Wicklung 35 die Größe I ₁/2 - I ₃.

Wie erwähnt, ist der Kopplungsfaktor der beiden Wicklungen 33, 35 mindestens annähernd gleich 1. Da die beiden Spulen für den Wechselstrom I ₃ gegengekoppelt sind, hat ihre Induktivität für den Wechselstrom annähernd den Wert Null. Die beiden Wicklungen stellen daher für den Wechselstrom einen annähernd rein ohmschen Widerstand dar. Dement­ sprechend verursachen sie auch keine merkbaren Phasen­ verschiebungen, so daß unter anderem die Phasenwinkel der an den beiden Wicklungsanschlüssen 33 a, 35 a anliegenden Wechselspannungen praktisch genau 180° gegeneinander ver­ schoben sind.

Die durch die beiden Wicklungen 33′, 35 strömenden Gleichstrom- Teile und der ihnen überlagerte Wechselstrom I ₃ erzeugen in den beiden Wicklungen 33, 35 Wärme.

Der Wechselstrom wird nun derart gesteuert, daß die Summe der in den beiden Spulen-Wicklungen 33, 35 erzeugten Wärme­ leistungen bei Mitteilung über eine ganze Wechselstromperiode für alle unterhalb I _o liegenden Werte des Gleichstroms einen konstanten Wert hat.

Die Steuerung des Wechselstroms soll anhand der Fig. 4 und 5 erläutert werden. Die Fig. 4 und 5 weisen je drei Diagramme auf, die die Größe von drei Strömen I ₁, I ₂ und I ₃ in Abhängigkeit von der Zeit t veranschaulichen. Die Fig. 4 zeigt die Ströme beim Wägen einer relativ leichten Last, bei der der Gleichstrom I ₁ etwa einen Viertel des vorgesehenen Maximal-Stroms I _o beträgt. Die Fig. 5 zeigt dagegen die Ströme für den Fall einer schwereren Last, bei deren Wägung der Gleichstrom I ₁ ungefähr drei Viertel des vorgesehenen Maximal-Stroms I _o beträgt.

In den beiden obersten Diagrammen der Fig. 4 und 5 ist die Größe des Gleichstroms I ₁ ersichtlich, der nach dem Aufbringen der zu wägenden Last auf die Waagschale auf einen zeitlich konstanten Wert eingeregelt worden ist.

Der Impulsgeber 49 führt der Primärwicklung 51 a des Strom­ wandlers eine Folge von Rechteck-Impulsen zu. Der zeitliche Stromverlauf dieser Impulsfolge ist in den mittleren Dia­ grammen der Fig. 4 und 5 dargestellt, wobei der Strom, der immer die gleiche Polarität hat, mit I ₂ bezeichnet ist. Die Rechteck-Impulse wiederholen sich unabhängig von der Größe des zu wägenden Gewichts und des Gleichstroms I ₁ nach einer konstanten Periodendauer T. Ferner hat auch die Impulshöhe oder Stromamplitude unabhängig von der Größe des Stroms I ₁ den konstanten Wert I _o . Dagegen steuert der Zeitgeber 65 das Schaltorgan 63 derart, daß die Impulsdauer d gemäß der folgenden Beziehung von der Größe des Gleich­ stroms I ₁ abhängig ist:

d = (1 + I ₁/I _o ) T/2.

Die untersten Diagramme der Fig. 4 und 5 zeigen den zeitlichen Verlauf des Wechselstroms I ₃, der in der Sekun­ där-Wicklung 51 b dem Gleichstrom I ₁ überlagert wird. Die Periodendauer dieses Wechselstroms ist gleich der Perioden­ dauer T der in den mittleren Diagrammen dargestellten Impulsfolge. Die den Wechselstrom bildenden, aufeinander­ folgenden, positiven und negativen Impulse sind, wenn I ₁ nicht gerade den Wert Null hat, voneinander verschieden, und zwar umso mehr, je größer der Betrag von I ₁ ist. Die Dauer der einen Impulse des Wechselstroms, nämlich im gezeichneten Fall die Dauer der positiven Impulse, ist gleich der Dauer d, während die Dauer der negativen Im­ pulse die Größe T - d hat.

Die von den Gleichstrom-Teilen und dem diesen überlagerten Rechteck-Impuls-Wechselstrom in den beiden Wicklungen 33, 35 insgesamt freigesetzte Wärmeleistung ist nun eben so groß, daß ihr über eine oder mehrere Perioden gemittelter Mittel­ wert einen konstanten Wert hat. Dadurch wird gewährleistet, daß die von den Gleichstrom-Teilen allein erzeugte, von der Größe I ₁ abhängige Verlustwärme keine Meßfehler verursacht.

Da der Wechselstrom die beiden Wicklungen 33, 35 in entgegen­ gesetztem Dreh- bzw. Umlaufsinn durchströmt und da die beiden Wicklungen 33, 35 im übrigen soweit als möglich identisch sind, kompensieren sich die vom Wechselstrom erzeugten Wechsel- Magnetfelder in jedem Zeitpunkt annähernd. Falls wegen gering­ fügigen Unterschieden der beiden Wicklungen 33, 35 in diesen ein kleines magnetisches Wechselfeld entstehen sollte, kann dieses zusammen mit dem vom Magneten 23 erzeugten, statischen Feld an der Spule 31 angreifende Wechselkräfte erzeugen. Diese sind jedoch mindestens im allgemeinen viel kleiner als die infolge des Gleichstroms I ₁ auftretenden Kräfte. Im übrigen mitteln sich die Wechselkräfte bei Mitteilung über eine Periode oder über mehrere Perioden aus. Die Frequenz des Wechselstroms beträgt zweckmäßigerweise mindestens 100 Hz und höchstens etwa 10 bis 20 kHz. Der Kraftaufnehmer 11 ver­ mag dann wegen seiner mechanischen Trägheit und der ver­ schiedenen Dämpfungswirkungen den Wechselkräften praktisch nicht zu folgen.

Die in der Zeichnung dargestellte und beschriebene Waage ist zum Wägen von Massen bis in der Größenordnung von beispielsweise 1 kg vorgesehen. Bei einer derartigen Waage ändert der Gleichstrom I ₁ seine Polarität normaler­ weise nicht und variiert also zwischen Null und dem bei­ spielsweisen positiven Maximalwert I _o . Bei Waagen, die zum Ermitteln größerer Gewichte dienen, wird zwischen der Waagschale und der Spule des Kraftkompensators zweckmäßiger­ weise ein Hebelwerk zwischengeschaltet, das die auf die Spule übertragene Kraft herabsetzt. Bei einer derartigen Waage führt der Gleichstromregler den Wicklungen unter Umständen manchmal einen positiven und manchmal einen negativen Gleichstrom zu. Es sei nun darauf hingewiesen, daß die steuerbare Wechselstromquelle auch bei einer derart modifizierten Waage im wesentlichen gleich ausge­ bildet sein kann, wie die Wechselstromquelle 47. Dabei ist lediglich dafür zu sorgen, daß der Betrag des Gleichstroms kleiner als I _o bleibt.

Der zur Konstanthaltung der in der Spule des Kraftkom­ pensators anfallenden Wärmeleistung dienende Wechselstrom könnte statt des rechteckförmigen zeitlichen Verlaufs zum Beispiel auch einen sinusförmigen zeitlichen Verlauf haben. In diesem Fall wäre dann statt der Rechteckbreite beispiels­ weise die Amplitude in Abhängigkeit vom Gleichstrom zu re­ geln.

Des weiteren bestände die Möglichkeit, die Spule des Kraft­ kompensators mit drei Wicklungen auszurüsten und die einen Anschlüsse von allen drei Wicklungen miteinander zu ver­ binden. Die anderen Enden der drei Wicklungen könnten dann mit verschiedenen Polen einer steuerbaren Drehstromquelle verbunden werden. Ferner wäre noch in irgendeiner Weise der Gleichstrom für die Kraftkompensation einzuspeisen, wobei es nicht unbedingt erforderlich ist, daß über alle drei Wicklungen ein gleich großer Gleichstrom-Teil fließt. Während also bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Spulen-Wicklungen vorhanden sind, in die gewissermaßen Wechselströme mit um 180° gegen­ einander verschobenen Phasenwinkeln eingespiesen werden, würden den drei Spulen-Wicklungen bei der Drehstromvariante um Phasenwinkel von 120° gegeneinander verschobene Wechselströme zugeführt. Bei entsprechender Steuerung der Dreiphasen-Wechselströme könnte auch eine Konstant­ haltung der Wärmeleistung erzielt werden, ohne daß durch die Wechselströme Magnetfelder erzeugt würden.

Man könnte die Spule sogar mit noch mehr als drei Wicklungen ausrüsten und diesen derart Gleichstrom-Teile und Wechsel­ ströme zuführen, daß in den Wicklungen insgesamt eine kraft­ unabhängige Wärmeleistung freigesetzt wird, ohne daß die Wechselströme Magnetfelder erzeugen.

Des weiteren besteht bei der Verwendung einer Spule mit zwei Wicklungen die Möglichkeit, durch die beiden Wicklungen je einen Gleichstrom derart hindurch zu schicken, daß die beiden Gleichströme einander entgegengesetzte Magnetfelder erzeugen. Dies erlaubt beispielsweise, sowohl positive als auch negative Kräfte, d. h. Kräfte mit einander entgegenge­ setzten Richtungen zu kompensieren, indem entsprechend dem Vorzeichen der momentanen Kraft der eine Gleichstrom größer gemacht wird als der andere.

Ferner sei noch vermerkt, daß der feste Magnet des Kraftkompensators statt eines Permanentmagneten auch eine mit Gleichstrom gespiesene Spule aufweisen könnte, um ein konstantes Magnetfeld zu erzeugen.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Messen von Kräften, insbesondere Ge­ wichten, mit einem Kraftkompensator (21), der einen Ma­ gneten (23) für die Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes in einem Luftspalt (27) und eine sich mindestens teilweise im Luftspalt (27) befindende, mit Wicklungen (33, 35) versehene und bezüglich des Magneten (23) bewegbare Spule (29) aufweist, und einem mit den Wicklungen (33, 35) ver­ bundenen Elektronikteil (41), um diesen einen zur Kompen­ sation einer an der Spule (29) angreifenden, zu messenden Kraft dienenden Gleichstrom und zusätzlich einen in Ab­ hängigkeit von diesem veränderbaren Strom zuzuführen, um die von der Spule (29) erzeugte Wärmeleistung unab­ hängig von der Größe des zur Kraftkompensation dienenden Gleichstroms konstant zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikteil (41) zur Erzeugung des zusätzlich zuzuführenden Stromes oder von zusätzlich zuzuführenden Strömen eine steuerbare Wechselstromquelle (47) aufweist und daß die Wicklungen (33, 35) derart ausgebildet und mit dem Elektronikteil (41) verbunden sind, daß sich im Betriebszu­ stand vom Wechselstrom in der Spule (29) erzeugte Magnetfel­ der in jedem Zeitpunkt mindestens annähernd kompensieren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (29) verschiedene Wicklungen (33, 35) auf­ weist, die beim Durchfluß von gleichen Strömen im gleichen Umlauf-Sinn mindestens annähernd identische Magnetfelder er­ zeugen, und daß der Elektronikteil (41) derart mit den Wicklungen (33, 35) verbunden ist, daß im Betriebszustand durch jede der letzteren sowohl Gleichstrom als auch Wechsel­ strom hindurchfließt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronikteil (41) einen Stromwandler (51) mit einer Primär- und Sekundärwicklung aufweist, daß die Sekundärwicklung (51 b) eine Mittel-Anzapfung (51 e) und zwei End-Anschlüsse (51 c, 51 d) aufweist, daß die beiden letzteren je mit einem Anschluß (33 a, 35 a) von zwei ver­ schiedenen Wicklungen (33, 35) verbunden sind, daß die anderen Anschlüsse (33 b, 35 b) der beiden Wicklungen (33, 35) miteinander sowie mit dem Elektronikteil (41) verbun­ den sind und daß der letztere mit Schaltungsmitteln ver­ sehen ist, um den zur Kraftkompensation notwendigen Gleich­ strom über die Mittel-Anzapfung (51 e) und die beiden Hälften der Stromwandler-Sekundärwicklung (51 b) durch die beiden Spulen-Wicklungen (33, 35) hindurch zu leiten.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Wicklungen (33, 35) derart ausgebildet sind, daß ihr Kopplungsfaktor minde­ stens annähernd 1 beträgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die steuerbare Wechselstrom­ quelle (47) Mittel aufweist, um einen Wechselstrom zu erzeugen, der aus aufeinanderfolgenden, positiven und negativen Rechteck-Impulsen gebildet ist und bei dem die Impulse der einen Polarität eine linear von der Größe des Gleichstroms I ₁ abhängige Dauer d haben, während die Dauer der Impulse der anderen Polarität gleich der Differenz T - d ist, wobei T die Periodendauer bezeichnet.