DE3409202C2 - Waage - Google Patents

Abstract

Eine Waage (1) besitzt mehrere Wägezellen (4), die einen Teil der aufliegenden Last (3) übernehmen und analoge Meßsignale liefern. Die Meßsignale werden über einen Analog-Digital-Wandler (5) in ein Kennliniennetzwerk (6) eingespeist und dort der individuellen Charakteristik der Wägezelle (4) entsprechend umgesetzt. Die Kennliniennetzwerke (6) geben ein die Charakteristik kompensierendes Signal an Addierer (7) ab, die seriell verbunden sind. Jeder Wägezelle (4) ist ein Kennliniennetzwerk (6) und ein Addierer (7) zugeordnet. Ein Masterprozessor (9) erhält das Summensignal der Addierer (7), dem zu Prüfzwecken ein Offset überlagert werden kann.

Description

zugeordnet Sie können zusammen mit dem Analog-Digital-Wandler 5 und dem Kennliniennetzwerk 6 Teil eines Elektronik-Moduls 8 sein, das pro Wägezelle 4 einmal vorhanden ist Die Addierer 7 sind untereinander 5 sowie mit einem z. B. als Masterprozessor ausgebildeten Auswerter seriell verschaltet Jeder Addierer 7 besitzt einen Eingang 10 für das kompensierte Signal der zugehörigen Kennliniennetzwerke 6 und einen zweiten Dateneingang 11. Der Addierer 7 addiert die an den Ein

ster Linie die Abhängigkeit des analogen Meßsignals von der die Wägezelle 4 beaufschlagenden Last, bzw. dem auf die Wägezeile 4 entfallenden Lastanteil. Dar-

gital-Wandler 5 in ein Kennliniennetzwerk 6 eingespeist Das Kennliniennetzwerk 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine digitalelektronische Einheit, die beispielsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors realisiert werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich aber grundsätzlich auch in diskreter Digitaltechnik aufbauen. Jeder Wägezelle 4 ist
ein Kennliniennetzwerk 6 zugeordnet Dieses enthält in
einer abrufbaren und der automatischen Datenverarbeitung zugänglichen Form die Wiegecharakteristik der io gangen 10,11 anstehenden Signale, und er gibt das er-Wägezelle 4. Die Wiegecharakteristik beinhaltet in er- haltene Summensignal an einem Ausgang 12 aus. Bezeichnet man mit Ndie Anzahl der Wägezellen 4, so sind N Addierer 7 in Serie geschaltet wobei der Ausgang 12 des ersten Addierers mit dem Dateneingang 11 des überhinaus kann aber auch eine Temperaturabhängig- 15 zweiten Addierers, der Ausgang 12 des zweiten Addiekeit dieser Kennlinie berücksichtigt und in dem Kennli- rers. mit dem Dateneingang 11 des dritten Addierers niennetzwerk 6 festgehalten sein. usw. verbunden ist Der Ausgang des N-Addierers ist Die Wiegecharakteristik der in der Waage 1 verwen- mit dem Auswerter 9 verbunden. Man erkennt, daß der deten Wägezellen 4 stimmt nicht notwendigerweise Auswerter 9 so die Gesamtsumme der von den Kennliüberein. Es können daher in den Wägezellen 4 unkali- 20 niennetzwerken 6 ausgegebenen, kompensierten Signabrierte Sensoren Verwendung finden, die nicht zur Er- len erhält, die ein Maß für die auf der Waagschale 2 zielung derselben Wiegecharakteristik abgeglichen aufliegenden Last 3 darstellt Die serielle Anordnung sind. Hierdurch sind im elektromechanischen Teil der einzelner Addierer 7 ermöglicht dabei einen modularen Waage 1 wesentliche Vereinfachungen möglich. Man Aufbau der Schaltung für eine beliebige Anzahl N von kann insbesondere ohne Rücksicht auf den jeweiligen 25 Wägezellen 4. Die Verschaltung der einzelnen Module 8 Kennlinienverlauf im Handel erhältliche, einzelne Sen- kann mit minimalem Aufwand erfolgen. In dem Auswersoren zu einer Waage 1 kombinieren. Unterschiede in ter 9 erfolgt eine Weiterverarbeitung des mit den Adder Charakteristik werden von den Kennliniennetzwer- dierern 7 erzeugten Summensignals. Es wird ein Anzeikcn 6 kompensiert. gewert für das Gewicht der Last 3 erstellt und an eine

In der Praxis nimmt man bei der Herstellung der 30 geeignete Anzeigeeinrichtung abgegeben.
Waage 1 in einer Kalibriermessung die Wiegecharakte- Der Dateneingang 11 des ersten Addierers 7 ist in ristik der verwendeten Wägezellen 4 auf. Man belastet dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Prüfhicrzu die Wägezelle 4 mit Geichten und bestimmt das leitung 13 mit einem Ausgang 14 des Auswerters 9 verresuitierende, analoge Meßsignal. Das erhaltene Werte- bunden. Auf diese Prüfleitung 13 kann ein Offset gegepaar wird in das der jeweiligen Wägezelle 4 zugeordne- 35 ben werden, das dann von den Addierern 17 zu der te Kennliniennetzwerk 6 eingespeichert Zwischen den Summe der von den Kennliniennetzwerken 6 erhalte-Punkten der Messung kann eine Interpolation der nen Werten hinzu addiert wird. Hierdurch kann die ord-Kennlinie erfolgen. Will man überdies den Temperatur- nungsgemäße Funktion der Addierer 7 und der eingang der Wägezelle 4 berücksichtigen, so führt man die wandfreie Zustand ihrer Verbindungsleitung geprüft Messung bei verschiedenen Umgebungstemperaturen 40 werden. Der Auswerter 9 kann beispielsweise so gedurch, um ein temperatur-parametrisiertes Kennlinien- schaltet sein, daß zunächst mit Offset Null ein erster feld in dem Kennliniennetzwerk 6 zu speichern. Nach Summenwert berechnet wird. Sodann wird ein beDurchführung der Kalibrierung sind das Kennlinien- stimmtes Offset ungleich Null am Ausgang 14 des Ausnetzwerk 6 und die Wägezelle 4 einander eindeutig zu- werters 9 erzeugt, und ein zweiter Summenwert berechgeordnet, d. h. das Kennliniennetzwerk 6 enthält die 45 net, von dem dann der Offsetwert wieder abgezogen Wiegecharakteristik genau einer Wägezelle 4. Als Spei- wird. Das Ergebnis dieser Rechnung muß mit dem er-

cherelement kann das Kennliniennetzwerk 6 beispielsweise einen Halbleiterspeicher, vorzugsweise in Form eines ROM, enthalten, der beispielsweise Teil eines Mikroprozessors sein kann.

Beim Wiegen einer zu bestimmenden Last 3 setzt das Kcnnliniennetzwerk 6 das Meßsignal der zugehörigen Wägezelle 4 in einer der gespeicherten Wiegecharakteristik entsprechenden Weise um. Es wird ein standard-

sten Summenwert übereinstimmen. Ist dies innerhalb der Rechengenauigkeit der Fall, so ist die ordnungsgemäße Funktion der Addierer 7 verifiziert. Die beschriebene Prüfung kann natürlich in einem bestimmten Zeittakt auch mit verschiedenen Offsetwerten durchgeführt werden.

Die Leitungsverbindung zwischen den Addierern 7 bzw. den Addierern 7 und dem Auswerter 9 ist vorzugsisiertes Ausgangssignal erzeugt, in dem der individuelle 55 weise galvanisch entkoppelt, was über Optokoppler er-Kcnnlinienverlauf der Wägezelle 4 kompensiert ist. Die- folgen kann. Hierdurch wird ein hohes Maß an Betriebsses Ausgangssignal stimmt bei gleichem Lastanteil für sicherheit gewährleistet. Zur Störunempfindlichkeit alle Wägezellen 4 mit einer Genauigkeit überein, die in trägt weiterhin bei, daß das Niederspannungs-Meßsider Größenordnung der geforderten Mefagenauigkeit gnal der Wägezellen 4 nicht unmittelbar, sondern erst liegt. Anders gesagt, erhält man am Ausgang der Kenn- 60 nach einer Analog-Digital-Umwandlung summiert wird, liniennetzwerke 6 ein Signal, das einer fiktiven, kali- Der Analogteil der verwendeten Schaltung ist dadurch

sehr einfach, und die Leitungsverbindungen für das Analogsignal können extrem kurz gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Waage findet eine beispiels-65 weise Anwendung als Industriewaage.

brierten Kennlinie aller Wägezellen 4 entspricht. Im Interesse einer einfachen Weiterverarbeitung sollte dieses kompensierte Signal dem Lastanteil der Wägezelle 4 proportional sein.

Jedes der Kennliniennetzwerke 6 gibt sein Ausgangssignal an einen Addierer 7 ab. Die Addierer 7 sind wie die Kennliniennetzwerke 6 jeweils einer Wägezelle 4

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 kompensiert, so daß die aus Wegeeinheit und Daten-Patentansprüche: speicher bestehenden Einheiten für den elektronischen Auswerter gleich erscheinen. Diese Wiegeeinheiten die-

1. Waage mit mehreren Wägezellen (4), die einem nen nicht zur Erfassung einer gemeinsamen Last, und es Teil der aufliegenden Last (3) entsprechende Meßsi- 5 ist demzufolge auch keine entsprechende Summiereingnale liefern, die zu einem Summensignal zusam- richtung vorgesehen.

mengesetzt werden, dadurch gekennzeich- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehn e t, daß jeder Wägezelle (4) ein Kennliniennetz- rere Wägezellen enthaltende Waage mit höchst vereinwerk (6) und ein Addierer (7) zugeordnet ist, daß das heitlicbtem Aufbau anzugeben, bei der jeder Wägezelle Kennliniennetzwerk (6) das Meßsignal der Wägezel- io dasselbe Elektronikmodul zugeordnet ist und eine belie-Ie (4) ihrer individuellen Wiegecharakteristik ent- bige Anzahl von aus Wägezelle und Elektronikmodul sprechend umsetzt und ein kompensiertes Signal an bestehenden Einheiten zum Aufbau der Waage Vereinen ersten Eingang (10) des Addierers (7) abgibt, wendung finden kann.

daß der Addierer (7) das kompensierte Signal zu Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden einem an einem weiteren Dateneingang (11) anste- 15 Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gehenden Datenwert hinzuaddiert und das Summensi- löst. Wesentlich ist dabei, daß jeder Wägezelle nicht nur gnal an einem Ausgang (12) abgibt, und deß der ein individuelles Kennliniennetz, sondern auch ein Ad-Au >gang (12) des n-ten Addierers mit dem Datenein- dierer zugeordnet ^;st Beim Zusammenschalten der gang (11) des (n + l)-ten Addierers (1 S π j£ N-1 Waage werden die Addierer seriell miteinander verbunbei N WägezeHen), und der Ausgang (12) des N-ten zo den. Jeder der Addierer stellt eine Zwischensumme, die Addierers mit einem Auswerter (9) verbunden ist sich aus dem Resultat des vorangehenden Addierers

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- und dem kompensierten, dem Lastanteil der Wägezelle net, daß der Dateneingang (11) des ersten Addierers entsprechenden Wert ergibt. Diese Zwischensumme (7) mit einem Ausgang (14) des Auswerters (9) ver- wird als Eingangswert an den nächstfolgenden Addierer bunden ist, der ein zur Verifikation dienendes, verän- 25 übersteilt. Auf diese Weise erfolgt die Summenbildung derliches Off set abgibt. dezentral an den einzelnen WägezeHen, und am Aus-

3. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- gang des letzten Addierers steht die gewünschte Gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Ad- samtsumme an. Dies gilt unabhängig davon, wieviele dierern (7) bzw. den Addierern (7) und dem Auswer- WägezeHen man in der Waage verwendet bzw. wieviele ter (9) z. B. über Optokoppler galvanisch entkoppelt 30 Addierer man in der beschriebenen Formserie verschalist tet.

4. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge- Die Erfindung erlaubt es also, eine beliebige Anzahl kennzeichnet durch digitale, z, B. unter Verwendung von im Aufbau gleichen, aus einer Wagezelle und einem eines Mikroprozessors realisierte Kennliniennetz- identischen Elektronikmodul bestehenden Einheiten werke (6), in die sich Eichwerte der WägezeHen (4) 35 zum Aufbau einer Waage zu verwenden. Diese besteht einspeichern lassen. dann im wesentlichen aus einer Vielzahl gleicher Bau-

5. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- steine. Der hochmodulare Aufbau erlaubt eine kostendurch gekennzeichnet, daß das kompensierte Signal günstige Fertigung in großer Serie und eine bequeme bei gleichem Lastanteil für alle WägezeHen (4) gleich Montage.

ist. AO Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

6. Waage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn- nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet. Durch zeichnet, daß das kompensierte Signal dem Lastan- die in Anspruch 2 angegebene Anordnung kann die ordteil der Wägezelle (4) proportional ist. nungsgemäße Funktion aller Elektronikmodule auf einfache Art und Weise überprüft werden.

45 Die in Anspruch 3 vorgeschlagene galvanische Ent-

koppelung trägt zu einer hohen Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Anordnung bei.

Die Erfindung betrifft eine Waage mit mehreren Wä- Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 macht von den

gezellen, die einem Teil der aufliegenden Last entspre- Vorteilen der modernen Digital- und Mikroprozessor-

chende Meßsignale liefern, die zu einem Summensignal 50 technik Gebrauch. Es können sehr kurze Leitungswege

zusammengesetzt werden. für das analoge Niederspannungs-Meßsignal der Wäge-

Eine derartige Waage mit mehreren Lastmeßdosen zellen verwirklicht werden, was der erfindungsgemäßen

ist aus der DE-OS 27 26 334 bekannt, deren analoge Anordnung eine geringe Störanfälligkeit sichert.

Meßsignale in einer nicht näher beschriebenen Sum- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der

mier- und Kalibrierschaltung zu einem analogen Sum- 55 folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an-

mensignal zusammengesetzt werden. Eine solche ge- hand der Zeichnung, in der eine Waage und der dazuge-

meinsame Summier- und Kalibrierschaltung hat den hörigen Schaltkreis schematisch dargestellt sind.

Nachteil, daß bei einer Erweiterung der Zahl der Last- Die Waage 1 besitzt eine Waagschale 2, Platte o.a., die

meßdosen bzw. Wägezellen eine völlig neue Schaltung die zu wiegende Last 3 aufnimmt. An der Waagschale 2

konzipiert werden muß, sofern überhaupt an eine Kali- 60 greifen mehrere — in dem dargestellten Ausführungs-

brierung der einzelnen Meßsignale gedacht ist. beispiel vier — Wägezellen 4 an, die jeweils einen Teil

Weiterhin ist es aus der DE-OS 29 04 261 bekannt, der aufliegenden Last übernehmen. Die WägezeHen 4

voneinander abweichende Wiegeeinheiten gegenüber enthalten einen nicht näher dargestellten Sensor, derein

einem elektronischen Auswerter zu vereinheitlichen. dem Lastanteil entsprechendes, analoges elektrisches

Hierzu ist in fester Zuordnung zu jeder Wiegeeinheit 65 Meßsignal abgibt. Zur Bestimmung des Gewichts der

ein Datenspeicher vorgesehen, der der Charakteristik Last 3 werden die einzelnen Meßsignale zu einem Sum-

der Wiegeeinheit entsprechende Festwerte enthält. Die mensignal zusammengesetzt.

Charakteristiken verschiedener Wiegeeinheiten werden Die Meßsignale werden hierzu über einen Analog-Di-