DE3639521A1

DE3639521A1 - Elektrische waage

Info

Publication number: DE3639521A1
Application number: DE19863639521
Authority: DE
Inventors: Christian Oldendorf; Christoph Dr Berg; Franz-Josef Melcher
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1988-06-01
Anticipated expiration: 2006-11-21
Also published as: US4890246A; JPS63148132A; DE3639521C2; CH673155A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Waage mit einem Meßwertaufnehmer, mit einem Temperaturaufnehmer zur Korrektur temperaturabhängiger Fehler des Meßwertauf nehmers, mit einem eingebauten Kalibriergewicht, mit einer Vorrichtung, die das Kalibriergewicht in Wirkverbindung mit dem Meßwertaufnehmer bringen kann, mit einem Anzeige- und Bedienfeld und mit einer digitalen Signalverarbeitungs einheit, die einen Speicherbereich zum Abspeichern eines Kalibrierfaktors enthält.

Waagen dieser Art sind allgemein bekannt und beispiels weise in der DE-OS 31 44 103 beschrieben. Dort ist zwar eine Korrektur von temperaturabhängigen Fehlern nicht erwähnt, diese Korrektur ist jedoch ebenfalls bekannt, z.B. aus der DE-OS 32 13 016 oder der DE-OS 33 40 512.

Unter dem Begriff "Kalibriergewicht" sollen dabei nicht nur Kalibriergewichte verstanden werden, die unmittelbar durch ihre Gewichtskraft auf den Meßwertaufnehmer einwirken, sondern auch sogenannte "Kalibrierhebel", bei denen das einseitige Übergewicht eines drehbar gelagerten Systems eine definierte Kraft auf den Meßwertaufnehmer ausübt. Solche Kalibrierhebel sind in der schon zitierten DE-OS 31 44 103 ebenfalls beschrieben.

Nachteilig an diesen bekannten Ausführungsformen ist, daß die Bedienungsperson keinerlei Anhaltspunkte darüber erhält, wann ein neuer Kalibriervorgang notwendig ist. Die Bedienungsanleitungen können nur allgemeine Angaben machen, können jedoch nicht auf die besonderen Aufstellbedingungen der einzelnen Waage eingehen, so daß im allgemeinen eine Kalibrierung einmal am Tag empfohlen wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, der Bedienungsperson der Waage eine bessere und zutreffendere Information über die möglicherweise seit der letzten Kalibrierung erfolgte Änderung der Waagenempfindlichkeit zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer Waage der eingangs genannten Art zusätzlich innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit ein weiterer Speicher bereich vorhanden ist, daß in diesem weiteren Speicher bereich während des Kalibriervorganges das gerade anstehende Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers abge speichert wird, daß im Anzeige- und Bedienfeld ein Signalelement vorhanden ist und daß in der digitalen Signalverarbeitungseinheit ein Komparator vorhanden ist, der das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers mit dem im weiteren Speicherbereich abgespeicherten Wert vergleicht und der das Signalelement aktiviert, sobald diese Differenz einen vorgegebenen Betrag überschreitet.

Es wird also die Temperatur als Hauptstörgröße ständig überwacht und falls sich die Temperatur seit dem letzten Kalibriervorgang um mehr als einen gewissen Betrag verändert hat ein Warnsignal ausgegeben und damit die Bedienungsperson zur erneuten Kalibrierung aufgefordert. Dieses Warnsignal kann in einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung eine Leuchtdiode sein, die aufleuchtet oder zu blinken anfängt. In einer zweiten vorteilhaften Ausge staltung kann das Warnsignal aus einem Symbol - z.B. einem Gewichtsstück - bestehen, das innerhalb des Anzeigefeldes aktiviert wird (dauernd oder blinkend).

Zusätzlich kann in einer vorteilhaften Weiterbildung die digitale Signalverarbeitungseinheit einen Betriebsstunden zähler enthalten, der bei jedem Kalibriervorgang auf Null zurückgesetzt wird. In einer ersten Ausgestaltung wird dann das Signalelement ebenfalls aktiviert, sobald dieser Betriebsstundenzähler einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Dadurch wird unabhängig von Temperaturänderungen und dem davon abhängigen Signal des Komparators spätestens nach einer fest vorgegebenen Betriebszeit die Bedienungsperson zur Neukalibrierung aufgefordert. In einer anderen Ausge staltung verkleinert der Betriebsstundenzähler mit steigender Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung den vorgegebenen Betrag, um den sich das momentane Ausgangs signal des Temperaturaufnehmers vom Wert im weiteren Speicherbereich unterscheiden muß, um die Aktivierung des Signalelementes auszulösen. Ist also seit der letzten Kalibrierung nur eine kurze Zeit vergangen, so löst erst eine große Temperaturänderung die Aktivierung des Signal elementes aus, während nach längerer Zeit auch kleinere Temperaturschwankungen zur Aktivierung des Signal elementes ausreichen, bis schließlich der vorgegebene Betrag bis auf Null verkleinert wird und damit auch bei konstanten Temperaturverhältnissen das Signalelement aktiviert wird.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die digitale Signalverarbeitungseinheit nicht nur das Signalelement, sondern direkt auch den Motor der Kalibriervorrichtung aktiviert und eine Neukalibrierung auslöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschreiben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Waage und ein Block schaltbild der zugehörigen Elektronik,

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Kalibriervorganges und der Überwachung des Ausgangssignals des Temperatur aufnehmers,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Waage in einer ersten Ausgestaltung und

Fig. 4 den Anzeigebereich der Waage in einer zweiten Ausgestaltung.

Die elektrische Waage in Fig. 1 besteht aus einem gehäusefesten Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senk rechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastauf nehmer 2 trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den Lastarm des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungs hebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Systemträger 1 gelagert. Am Kompensationsarm des Übersetzungshebels 7 ist ein Spulenkörper mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und erzeugt die Kompensationskraft. Die Größe des Kompen sationsstromes durch die Spule 11 wird dabei in bekannter Weise durch den Lagensensor 16 und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Kompen sationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwiderstand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/ Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungs einheit 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt. Weiter ist ein Temperatursensor 26 vorhanden, der die Temperatur des Meßwertaufnehmers in ein digitales Signal umformt und über die Leitung 29 der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 zuführt. Die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 kann dadurch Temperatur fehler des Meßwertaufnehmers korrigieren.

Der Lastarm des Übersetzungshebels 7 ist über den Be festigungspunkt des Koppelelementes 9 hinaus verlängert (12) und läuft in einem nach unten abgekröpften Teil 22 aus. Am Teil 22 sind drei senkrecht stehende Zentrierstifte befestigt, von denen in Fig. 1 nur die beiden Zentrier stifte 24 und 25 zu erkennen sind. Diese Zentrierstifte tragen das Kalibriergewicht 13. Das Kalibriergewicht weist eine von unten kommende Bohrung 29 auf, die in einer kegeligen Fläche 23 ausläuft. Diese Bohrung geht genau durch den Schwerpunkt des Kalibriergewichtes, so daß die kegelige Fläche senkrecht über dem Schwerpunkt des Kali briergewichtes liegt.

Weiter ist in Fig. 1 eine Hubvorrichtung für das Kali briergewicht angedeutet, die aus einem Stachel 20 besteht, der in einer gehäusefesten Hülse 21 in senkrechter Richtung beweglich geführt wird. Die Vorrichtung zum Bewegen des Stachels ist nur durch einen Exzenter 28 und einen Elektro motor 41 angedeutet. Der Stachel 20 reicht durch ein Loch 27 im Teil 22 bis in die Bohrung 29 im Kalibriergewicht 13. In der gezeichneten Stellung, in der das Kalibriergewicht auf den Zentrierstiften und damit auf dem Übersetzungs hebel 7/12/22 aufliegt, endet der Stachel 20 mit seiner kegelförmigen Spitze dicht unterhalb der kegeligen Fläche 23. Wird nun der Stachel durch den Exzenter 28 angehoben, so kommt er mit der kegeligen Fläche 23 in Kontakt, hebt das Kalibriergewicht 13 vom Übersetzungshebel ab und drückt es gegen gehäusefeste Anschläge 39. Dies ist die Normal stellung des Kalibriergewichtes (Wägestellung), während die in Fig. 1 gezeichnete abgesenkte Stellung nur für den Kali briervorgang eingenommen wird. Der Schwerpunkt des Kali briergewichtes 13 läßt sich durch die Schraube 38 gering fügig verschieben, wodurch ein Feinabgleich erreicht werden kann. Der Exzenter 28 kann entweder von Hand oder aber motorisch betätigt werden. Letzteres ist in Fig. 1 vorgesehen:

Nach dem Betätigen der Taste 31 startet die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 über die Leitung 36 den Motor 41, wartet nach dem Aufsetzen des Kalibrierge wichtes 13 auf den Übersetzungshebel 7/12/22 die Beruhigung des Meßwertes von der Waage (Stillstand) ab, übernimmt den Wert, berechnet und speichert den neuen Kalibrierfaktor und läßt den Motor das Kalibriergewicht wieder in die Wäge stellung anheben.

Die bisher beschriebenen Teile der Waage sind als Stand der Technik bekannt und deshalb in ihrem Aufbau und ihrer Funktion nur ganz kurz beschrieben.

Weiter weist die elektrische Waage in Fig. 1 innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 einen Speicher bereich 33 auf, in dem das Ausgangssignal des Temperatur fühlers 26 während des Kalibriervorganges abgespeichert wird. Es wird also beim Kalibrieren nicht nur der neue Kalibrierfaktor errechnet und abgespeichert, sondern auch das Temperatursignal zu diesem Zeitpunkt. Weiter ist innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 ein digitaler Komparator vorhanden, der das jeweilige momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers 26 mit dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Wert - nämlich dem Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers 26 beim letzten Kalibriervorgang - vergleicht. Überschreitet die Differenz zwischen dem momentanen Ausgangssignal des Temperatur aufnehmers 26 und dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Wert einen vorgegebenen Betrag - z.B. 5°K -, so aktiviert die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 die Leucht diode 32 neben der Taste 31 und weist die Bedienungs person dadurch darauf hin, daß eine neue Kalibrierung zweckmäßig ist. So kann die Bedienungsperson die Häufig keit der Kalibrierungen waagenindividuell einrichten.

Eine Waage an einem Aufstellort mit größeren Temperatur schwankungen wird häufiger das Kalibriersignal 32 aktivieren und damit eine Kalibrierung anfordern als eine Waage an einem temperaturkonstanten Aufstellort.

Die eben beschriebene Funktionsweise ist in Fig. 2 als Flußdiagramm dargestellt. Details und für die Erfindung unwesentliche Funktionen sind nicht dargestellt.

Wird die Kalibriertaste 31 betätigt, so wird ein eventuell in der Anzeige vorhandener Wert tariert und das Auflegen des eingebauten Kalibriergewichtes veranlaßt. Weiter wird das Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers übernommen und im Speicher 33 abgespeichert. Nach Abwarten des Still standes des Meßwertes vom Wägesystem wird der Meßwert übernommen und daraus der neue Kalibrierfaktor berechnet und abgespeichert. (Der alte Kalibrierfaktor wird dabei gelöscht.) Anschließend wird das Kalibriergewicht wieder in die Wägestellung angehoben und die eventuell vorhandene Aktivierung des Zusatzsymbols 32 aufgehoben.

Es folgt dann das normale Wägeprogramm, das auch bei nicht betätigter Kalibriertaste durchlaufen wird: Der Meßwert vom Wägesystem wird übernommen, mit dem abgespeicherten Kali brierfaktor multipliziert und das Ergebnis angezeigt. Dann wird das Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers 26 über nommen und mit dem im Speicherbereich 33 abgespeicherten Wert verglichen. Ist der Unterschied größer als 5°C, so wird das Zusatzsymbol 32 aktiviert. Mit der anschließenden Abfrage der Kalibriertaste 31 beginnt ein neuer Zyklus.

Das Äußere der Waage ist perspektivisch in Fig. 3 darge stellt. Man erkennt die Waagschale 3, das Gehäuse mit dem Unterteil 35 und dem Oberteil 34, die Anzeige 19 des Wägeresultates, die Tarataste 30, die Taste 31 zur Auslösung des Kalibriervorganges und die Leuchtdiode 32 als Signalelement.

In Fig. 4 ist der Anzeigebereich der Waage in einer anderen Ausgestaltung gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 3 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Das Signalelement ist in dieser Ausgestaltung als Anzeigesymbol in das Anzeige feld 40 integriert und hat die Form eines Gewichts stückes 37. Das Anzeigefeld 40 ist dabei z.B. eine Fluoreszenz-Anzeige oder ein LCD-Display. Die Funktion ist genauso wie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.

In beiden Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, wenn die Aktivierung des Signalelementes nicht statisch erfolgt, sondern blinkend.

Die bisher beschriebene Aktivierung des Signalelementes bei größeren Temperaturänderungen kann ergänzt werden durch die Aktivierung nach einer gewissen Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung. Dazu ist in der digitalen Signalver arbeitungseinheit 18 ein Betriebsstundenzähler 42 vorhanden, der bei jedem Kalibriervorgang auf Null zurückgesetzt wird und der bei Erreichen einer vorgegebenen Betriebszeit - z.B. 1000 Stunden - das Signalelement 32 bzw. 37 aktiviert. Dadurch wird auch bei konstanter Umgebungstemperatur der Waage nach einer vorgegebenen Zeit das Signalelement 32 bzw. 37 aktiviert und die Bedienungs person zu einer Neukalibrierung aufgefordert.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung beeinflußt der Stand des Betriebsstundenzählers 42 den vorgegebenen Betrag, um den sich das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers vom Wert im weiteren Speicherbe reich 33 unterscheiden muß, um die Aktivierung des Signal elementes 32 bzw. 37 auszulösen; eine steigende Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung führt dabei zu einer Senkung des vorgegebenen Betrages. Zum Beispiel könnte dieser vorgegebene Betrag, in °K ausgedrückt, gleich der Differenz 10-t/100 sein (t=Betriebszeit in Stunden seit der letzten Kalibrierung). Unmittelbar nach einer Kalibrierung müßte dann das Signal des Temperatur aufnehmers 26 um 10°K vom gespeicherten Temperatursignal im Speicher 33 abweichen, um die Aktivierung des Signalele mentes 32 bzw. 37 auszulösen. Nach 500 Stunden würde das Signalelement 32 bzw. 37 bereits aktiviert, wenn das Signal des Temperaturaufnehmers 26 um mehr als 5°K vom gespeicher ten Wert im Speicher 33 abweicht. Und nach 1000 Stunden würde das Signalelement 32 bzw. 37 auch bei konstanter Temperatur aktiviert. Dieser genannte Zusammenhang zwischen Betriebszeit seit der letzten Kalibrierung und der Tempe raturgrenze ist selbstverständlich nur ein Beispiel, je nach den speziellen Eigenschaften eines Waagentypes sind verschiedene, evtl. auch nichtlineare Verknüpfungen angebracht.

Sind in der Waage außer dem Temperatursensor auch Sensoren für andere physikalische Größen vorhanden, so können selbstverständlich auch diese physikalischen Größen in gleicher Weise überwacht werden. Ist z.B. ein Feuchte sensor in der Waage vorhanden, so kann das Signalele ment 32 bzw. 37 bei Überschreiten einer gewissen Feuchte änderung seit dem letzten Kalibriervorgang aktiviert werden; oder falls ein Niveausensor in der Waage vor handen ist, kann das Signalelement 32 bzw. 37 bei Über schreiten einer gewissen Änderung des Aufstellniveaus seit dem letzten Kalibriervorgang aktiviert werden; usw.

Weiter ist es auch möglich, daß die digitale Signal verarbeitungseinheit 18 nicht nur das Signalelement 32 bzw. 37 aktiviert, sondern direkt auch über die Leitung 36 den Motor 41 der Kalibriervorrichtung aktiviert und eine Neukalibrierung auslöst. Selbstverständlich ist es dazu z.B. nötig, die Waage auf die Last Null und auf Stillstand zu überwachen, ehe eine Kalibrierung eingeleitet wird. Diese zweckmäßige Gestaltung der Software der digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 kann jeder Fachmann leicht durchführen, weshalb hier keine detallierte Beschreibung notwendig ist.

Claims

1. Elektrische Waage

- mit einem Meßwertaufnehmer,
- mit einem Temperaturaufnehmer zur Korrektur tempe raturabhängiger Fehler des Meßwertaufnehmers,
- mit einem eingebauten Kalibriergewicht,
- mit einer Vorrichtung, die das Kalibriergewicht in Wirkverbindung mit dem Meßwertaufnehmer bringen kann,
- mit einem Anzeige- und Bedienfeld
- und mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, die einen Speicherbereich zum Abspeichern eines Kalibrierfaktors enthält, dadurch gekennzeichnet,
- daß innerhalb der digitalen Signalverarbeitungs einheit (18) ein weiterer Speicherbereich (33) vor handen ist,
- daß in diesem weiteren Speicherbereich (33) während des Kalibriervorganges das gerade anstehende Ausgangs signal des Temperaturaufnehmers (26) abgespeichert wird,
- daß im Anzeige- und Bedienfeld ein Signalelement (32, 37) vorhanden ist
- und daß in der digitalen Signalverarbeitungsein heit (18) ein Komparator vorhanden ist, der das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) mit dem im weiteren Speicherbereich (33) abgespeicher ten Wert vergleicht und der das Signalelement (32, 37) aktiviert, sobald diese Differenz einen vorgegebenen Betrag überschreitet.

2. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Signalelement durch eine Leucht diode (32) gebildet wird.

3. Elektrische Waage nach Anspruch 1 mit einem LCD- Anzeigefeld, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal element durch ein Symbol (37) innerhalb des Anzeige feldes (40) gebildet wird.

4. Elektrische Waage nach Anspruch 1 mit einem Fluoreszenz- Anzeigefeld, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal element durch ein Symbol (37) innerhalb des Anzeige feldes (40) gebildet wird.

5. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Symbol (37) ein Gewichtsstück darstellt.

6. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalelement (32, 37) bei Aktivierung blinkt.

7. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der digitalen Signal verarbeitungseinheit (18) zusätzlich ein Betriebs stundenzähler (42) vorhanden ist, der bei jedem Kalibriervorgang auf Null zurückgesetzt wird.

8. Elektrische Waage nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die digitale Signalverarbeitungs einheit (18) das Signalelement (32, 37) ebenfalls aktiviert, sobald der Betriebsstundenzähler (42) einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

9. Elektrische Waage nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß mit wachsendem Stand des Betriebsstunden zählers (42) der vorgegebene Betrag, um den sich das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) vom Wert im weiteren Speicherbereich (33) unterscheiden muß um die Aktivierung des Signalelementes (32, 37) auszulösen, verkleinert wird.

10. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Signalver arbeitungseinheit (18) zusammen mit dem Signalele ment (32, 37) auch den Motor (41) der Kalibriervor richtung aktiviert.