DE3639521C2 - Elektrische Waage - Google Patents
Elektrische WaageInfo
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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 31 44 103 A1 beschrieben. Dort ist zwar
eine Korrektur von temperaturabhängigen Fehlern nicht
erwähnt, diese Korrektur ist jedoch ebenfalls bekannt, z. B.
aus der DE 32 13 016 A1 oder der DE 33 40 512 A1.
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
31 44 103 A1 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
die Differenz zwischen momentanem und abgespeichertem
Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26)
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 beschrieben. 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 Temperaturaufnehmer 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
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
aufnehmers 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 (10)
1. Elektrische Waage
- - mit einem Meßwertaufnehmer,
- - mit einem Temperaturaufnehmer zur Korrektur temperaturabhängiger 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 einem Speicherbereich zum Abspeichern eines Kalibrierfaktors enthält, dadurch gekennzeichnet,
- - daß innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) ein weiterer Speicherbereich (33) vorhanden ist,
- - daß in diesem weiteren Speicherbereich (33) während des Kalibriervorganges das gerade anstehende Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) abgespeichert wird,
- - daß im Anzeige- und Bedienfeld ein Signalelement (32, 37) vorhanden ist
- - und daß in der digitalen Signalverarbeitungseinheit (18) ein Komparator vorhanden ist, der das momentane Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) mit dem im weiteren Speicherbereich (33) abgespeicherten Wert vergleicht und der das Signalelement (32, 37) aktiviert, sobald die Differenz zwischen momentanem und abgespeichertem Ausgangssignal des Temperaturaufnehmers (26) 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.
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